研究发现,生物发光在5.4亿年前的深渊中进化而来
在地球最黑暗的角落里,太阳的光芒从未触及,但仍然可以找到诡异的光芒,照亮阴影。
这就是生物发光,一种非凡的能力,已经分别进化了,至少 94 次纵观地球生命的整个历史。生物发光生物可以利用化学反应产生自己的光芒,这是使用它的不同生物用于各种目的的工具。
现在,科学家们已经将这种工具追溯到其最早的已知进化起源:一类称为八角星在寒武纪的海洋深处,大约5.4亿年前。这比上一个冠军头衔持有者的年龄高出一倍多,这是一种微小的深海甲壳类动物生活在 2.67 亿年前.
“我们想弄清楚生物发光起源的时间,而八角珊瑚是地球上已知的最古老的生物发光动物之一,”海洋生物学家和主要作者丹妮尔·德利奥(Danielle DeLeo)说史密森学会和佛罗里达国际大学。
“所以,问题是他们什么时候发展出这种能力的?”
章鱼是一组迷人的生物。像其他珊瑚一样,它们由息肉组成,这些珊瑚虫聚集在一起形成一个群体,通常生活在由其钙化分泌物制成的框架上。然而,八角珊瑚因息肉的八重对称性而得名,它们的骨骼比它们的刚性亲戚更柔软。
众所周知,它们中的一些会发出生物发光,但其原因有点神秘,因为它们只有在受到干扰时才会发光。科学家认为,这可能是猎物的诱饵,或者是捕食者来吃以珊瑚为食并破坏珊瑚的小鱼。
由于珊瑚是地球上最古老的生物之一,而八角珊瑚会发光,DeLeo和她的同事们认为这些生物可能是寻找生物发光早期起源的最佳场所。基础工作已经到位,带有2022 年出版的详细八角族家谱,使用来自185个八角动物分类群的遗传数据。
下一步是识别和追踪已知生物发光八角珊瑚物种的谱系,这些物种是日本名古屋大学的海洋生物学家Manabu Bessho-Uehara和史密森学会的Andrea Quattrini进行的实地考察的一部分。
他们的海底探险在五种八角动物类型中发现了以前未知的生物发光 - 这一发现可以用于下一步,一种称为祖先状态重建的分析。
“如果我们知道今天生活的这些八角珊瑚物种是生物发光的,我们就可以使用统计数据来推断它们的祖先是否极有可能是生物发光的。Quattrini 解释道.
“具有共同特征的生物物种越多,当你回到过去时,这些祖先也可能具有这种特征的可能性就越高。
该团队部署了几种不同的统计分析,他们都返回了类似的结果:生物发光首先出现在大约5.4亿年前所有八角珊瑚的共同祖先中。此时,多细胞生命仍处于起步阶段,但有海洋无脊椎动物的眼睛能够探测到共享寒武纪海洋的光。
同时,生物发光的出现表明了某种物种间的相互作用,并可能有助于弄清楚为什么这种能力会进化。
但还有另一个巨大的问题。如果今天活着的数千种八角动物的共同祖先具有生物发光,为什么现在很少有人拥有它?他们是如何失去它的?这是下一步,它可以更多地揭示寒武纪海洋的奇怪生态。