_ Bioluminiscența a evoluat pentru prima dată la animale cel puțin 540 în urmă cu milioane de ani, respingând exemplul anterior, cel mai vechi datat

Bioluminiscența a evoluat pentru prima dată la animale cu cel puțin 540 de milioane de ani în urmă, într-un grup de nevertebrate marine numite octocorali, conform rezultatelor unui nou studiu realizat de oamenii de știință de la Smithsonian. Muzeul Național de Istorie Naturală.

Rezultatele, publicate pe 23 aprilie, în Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, împing cu aproape 300 de milioane de recordul anterior pentru cea mai veche apariție datată a trăsăturii luminoase la animale. ani și ar putea într-o zi să-i ajute pe oamenii de știință să decodeze de ce a evoluat în primul rând capacitatea de a produce lumină.

Bioluminiscența – capacitatea viețuitoarelor de a produce lumină prin reacții chimice – a evoluat independent de cel puțin 94 de ori în natura și este implicat într-o gamă largă de comportamente, inclusiv camuflaj, curte, comunicare și vânătoare. Până acum, se credea că cea mai veche origine datată a bioluminiscenței la animale se afla în urmă cu aproximativ 267 de milioane de ani, la micile crustacee marine numite ostracode.

Dar pentru o trăsătură care este literalmente iluminatoare, originile bioluminiscenței au rămas în umbră.

„Nimeni nu știe prea bine de ce a evoluat prima dată la animale”, a spus Andrea Quattrini, curatorul de corali al muzeului și autor principal al studiului.

Dar pentru Quattrini și autoarea principală Danielle DeLeo, un asociat de cercetare la muzeu și fost bursier postdoctoral, pentru a aborda în cele din urmă întrebarea mai mare de ce a evoluat bioluminiscența, au trebuit să știe când a apărut pentru prima dată capacitatea la animale.

În căutarea originilor cele mai timpurii ale trăsăturii, cercetătorii au decis pentru a arunca o privire înapoi în istoria evolutivă a octocoralilor, un grup de animale vechi din punct de vedere evolutiv și adesea bioluminiscent, care include corali moi, evantai de mare și țarcuri de mare.

La fel ca coralii tari, octocoralii sunt polipi coloniali minusculi care secretă un cadru care devine refugiul lor, dar spre deosebire de rudele lor pietroase, acea structură este de obicei moale. Octocoralii care strălucesc de obicei o fac doar atunci când sunt loviti sau deranjați în alt mod, lăsând puțin misterioasă funcția precisă a capacității lor de a produce lumină.

„Am vrut să aflăm momentul originii bioluminiscenței și octocoralii. sunt unul dintre cele mai vechi grupuri de animale de pe planetă cunoscute pentru bioluminiscență”, a spus DeLeo. „Deci, întrebarea a fost când au dezvoltat această abilitate?”

Nu întâmplător, Quattrini și Catherine McFadden cu Harvey Mudd College au finalizat un arbore evolutiv extrem de detaliat și bine susținut al octocoralilor în 2022. Quattrini iar colaboratorii ei au creat această hartă a relațiilor evolutive sau a filogeniei, folosind date genetice de la 185 de specii de octocorali.

Cu acest arbore evolutiv bazat pe dovezi genetice, DeLeo și Quattrini au situat apoi două fosile de octocorali de epoci cunoscute în interiorul arborele după caracteristicile lor fizice. Oamenii de știință au reușit să folosească până în prezent vârstele fosilelor și pozițiile lor respective în arborele evolutiv octocoral pentru a afla aproximativ când liniile de octocoral s-au despărțit pentru a deveni două sau mai multe ramuri.

În continuare, echipa a făcut o hartă. ramurile filogeniei care au prezentat specii bioluminiscente vii.

Cu arborele evolutiv datat și ramurile care conțineau specii luminoase etichetate, echipa a folosit apoi o serie de tehnici statistice pentru a efectua o analiză numită reconstrucție a stării ancestrale.

„Dacă știm că aceste specii de octocorali care trăiesc astăzi sunt bioluminiscente, putem folosi statisticile pentru a deduce dacă strămoșii lor erau foarte probabil să fie bioluminiscenți sau nu”, a spus Quattrini. „Cu cât sunt mai multe specii vii cu trăsătura comună, cu atât este mai mare probabilitatea ca, pe măsură ce te întorci în timp, ca acei strămoși probabil să aibă și această trăsătură.”

Cercetătorii au folosit numeroase metode statistice diferite pentru reconstrucția stării lor ancestrale, dar toate au ajuns la același rezultat: în urmă cu aproximativ 540 de milioane de ani, strămoșul comun al tuturor octocoralilor era foarte probabil bioluminiscent. Aceasta este cu 273 de milioane de ani mai devreme decât crustaceele strălucitoare ostracod care anterior dețineau titlul de cea mai timpurie evoluție a bioluminiscenței la animale.

DeLeo și Quattrini au spus că miile de reprezentanți vii ai octocoralilor și incidența relativ mare a bioluminiscenței sugerează că trăsătura a jucat un rol în succesul evolutiv al grupului. În timp ce acest lucru ridică și mai mult întrebarea pentru ce anume folosesc octocoralii bioluminiscența, cercetătorii au spus că faptul că aceasta a fost păstrată atât de mult evidențiază cât de importantă a devenit această formă de comunicare pentru fitness și supraviețuire.

Acum că cercetătorii știu că strămoșul comun al tuturor octocoralilor probabil avea deja capacitatea de a-și produce propria lumină, ei sunt interesați de o contabilizare mai amănunțită a carei dintre cele peste 3.000 de specii vii ale grupului mai pot lumina și care și-au pierdut trăsătura. . Acest lucru ar putea ajuta la concentrarea asupra unui set de circumstanțe ecologice care se corelează cu capacitatea de a bioluminesce și, eventual, să-i ilumineze funcția.

În acest scop, DeLeo a spus că ea și unii dintre coautorii ei lucrează la crearea unui test genetic pentru a determina dacă o specie de octocoral are copii funcționale ale genelor care stau la baza luciferazei, o enzimă implicată în bioluminiscență. Pentru speciile cu luminozitate necunoscută, un astfel de test le-ar permite cercetătorilor să obțină un răspuns într-un fel sau altul mai rapid și mai ușor.

În afară de a arunca lumină asupra originilor bioluminiscenței, acest studiu oferă și context evolutiv și o perspectivă care poate informa monitorizarea și gestionarea acestor corali astăzi. Octocoralii sunt amenințați de schimbările climatice și activitățile de extracție a resurselor, în special pescuitul, extracția și deversările de petrol și gaze și, mai recent, de exploatarea mineralelor marine.

Această cercetare sprijină Centrul de Științe Oceanice al muzeului, care își propune să avanseze și împărtășiți cunoștințele despre ocean cu lumea. DeLeo și Quattrini au spus că mai sunt multe de învățat înainte ca oamenii de știință să înțeleagă de ce abilitatea de a produce lumină a evoluat pentru prima dată și, deși rezultatele lor își plasează originile adânc în timpul evoluției, rămâne posibilitatea ca studiile viitoare să descopere că bioluminiscența este și mai veche. .

Acest studiu include autori afiliați la Florida International University, Monterey Bay Aquarium Research Institute, Nagoya University, Harvey Mudd College și University of California, Santa Cruz.

(Fluierul)