研究發(fā)現(xiàn)，生物發(fā)光在5.4億年前的深淵中進(jìn)化而來(lái)

在地球最黑暗的角落里，太陽(yáng)的光芒從未觸及，但仍然可以找到詭異的光芒，照亮陰影。

這就是生物發(fā)光，一種非凡的能力，已經(jīng)分別進(jìn)化了，至少 94 次縱觀地球生命的整個(gè)歷史。生物發(fā)光生物可以利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生自己的光芒，這是使用它的不同生物用于各種目的的工具。

現(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)將這種工具追溯到其最早的已知進(jìn)化起源：一類(lèi)稱(chēng)為八角星在寒武紀(jì)的海洋深處，大約5.4億年前。這比上一個(gè)冠軍頭銜持有者的年齡高出一倍多，這是一種微小的深海甲殼類(lèi)動(dòng)物生活在 2.67 億年前.

“我們想弄清楚生物發(fā)光起源的時(shí)間，而八角珊瑚是地球上已知的最古老的生物發(fā)光動(dòng)物之一，”海洋生物學(xué)家和主要作者丹妮爾·德利奧（Danielle DeLeo）說(shuō)史密森學(xué)會(huì)和佛羅里達(dá)國(guó)際大學(xué)。

“所以，問(wèn)題是他們什么時(shí)候發(fā)展出這種能力的？”

章魚(yú)是一組迷人的生物。像其他珊瑚一樣，它們由息肉組成，這些珊瑚蟲(chóng)聚集在一起形成一個(gè)群體，通常生活在由其鈣化分泌物制成的框架上。然而，八角珊瑚因息肉的八重對(duì)稱(chēng)性而得名，它們的骨骼比它們的剛性親戚更柔軟。

眾所周知，它們中的一些會(huì)發(fā)出生物發(fā)光，但其原因有點(diǎn)神秘，因?yàn)樗鼈冎挥性谑艿礁蓴_時(shí)才會(huì)發(fā)光?？茖W(xué)家認(rèn)為，這可能是獵物的誘餌，或者是捕食者來(lái)吃以珊瑚為食并破壞珊瑚的小魚(yú)。

由于珊瑚是地球上最古老的生物之一，而八角珊瑚會(huì)發(fā)光，DeLeo和她的同事們認(rèn)為這些生物可能是尋找生物發(fā)光早期起源的最佳場(chǎng)所。基礎(chǔ)工作已經(jīng)到位，帶有2022 年出版的詳細(xì)八角族家譜，使用來(lái)自185個(gè)八角動(dòng)物分類(lèi)群的遺傳數(shù)據(jù)。

下一步是識(shí)別和追蹤已知生物發(fā)光八角珊瑚物種的譜系，這些物種是日本名古屋大學(xué)的海洋生物學(xué)家Manabu Bessho-Uehara和史密森學(xué)會(huì)的Andrea Quattrini進(jìn)行的實(shí)地考察的一部分。

他們的海底探險(xiǎn)在五種八角動(dòng)物類(lèi)型中發(fā)現(xiàn)了以前未知的生物發(fā)光 - 這一發(fā)現(xiàn)可以用于下一步，一種稱(chēng)為祖先狀態(tài)重建的分析。

“如果我們知道今天生活的這些八角珊瑚物種是生物發(fā)光的，我們就可以使用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)推斷它們的祖先是否極有可能是生物發(fā)光的。Quattrini 解釋道.

“具有共同特征的生物物種越多，當(dāng)你回到過(guò)去時(shí)，這些祖先也可能具有這種特征的可能性就越高。

該團(tuán)隊(duì)部署了幾種不同的統(tǒng)計(jì)分析，他們都返回了類(lèi)似的結(jié)果：生物發(fā)光首先出現(xiàn)在大約5.4億年前所有八角珊瑚的共同祖先中。此時(shí)，多細(xì)胞生命仍處于起步階段，但有海洋無(wú)脊椎動(dòng)物的眼睛能夠探測(cè)到共享寒武紀(jì)海洋的光。

同時(shí)，生物發(fā)光的出現(xiàn)表明了某種物種間的相互作用，并可能有助于弄清楚為什么這種能力會(huì)進(jìn)化。

但還有另一個(gè)巨大的問(wèn)題。如果今天活著的數(shù)千種八角動(dòng)物的共同祖先具有生物發(fā)光，為什么現(xiàn)在很少有人擁有它？他們是如何失去它的？這是下一步，它可以更多地揭示寒武紀(jì)海洋的奇怪生態(tài)。

該研究已發(fā)表在Proceedings of the Royal Society B 生物科學(xué).

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