ما هو التلألؤ البيولوجي، أصول هذه الظاهرة الرائعة

وُلدت الإضاءة الحيوية تحت الماء منذ حوالي 540 مليون سنة.طورت Octocorals، أسلاف المرجان الناعم، لأول مرة القدرة على إنتاج الضوء خلال العصر الكمبري.أداة بارعة للتواصل والافتراس والدفاع.

في كل لحظة، منذ ملايين السنين، تضاء آلاف الأضواء في ظلمة الهاوية. مثل اليراعات التي تسافر في البحر.تتألق الشعاب المرجانية أو الطحالب أو الأسماك أو القشريات الصغيرة أو اللافقاريات غير المرئية عندما تتأرجح في العمق أو تتألق بين الأمواج المتلاطمة على الشاطئ.

هناك تلألؤ بيولوجي, إن قدرة الكائنات الحية على إنتاج الضوء من خلال التفاعلات الكيميائية هي ظاهرة معقدة ولكنها شائعة بشكل مدهش في المملكة الحيوانية، حيث تطورت 94 مرة على الأقل بشكل مستقل.حتى الآن تم العثور عليه في حوالي ثلاثة آلاف نوع, ، ولكن بالفعل منذ 540 مليون سنة، استخدمها المرجان الثماني، أسلاف المرجان الناعم والجورجونيين وأقلام البحر، في وظائف مختلفة، بما في ذلك جذب الفريسة والتواصل في أحلك نطاق من البحار، ما يسمى مصاب بالعمى, أي حيث لا يصل إليه ضوء الشمس.لقد كشف ذلك دراسة جديدة أجراها باحثون في متحف سميثسونيان الوطني للتاريخ الطبيعي في واشنطن، نشرت في وقائع الجمعية الملكية ب، والتي تؤرخ ميلاد التلألؤ البيولوجي في نفس الوقت تقريبًا مرتين عن بعد مما يقدر حتى الآن.في الواقع، كان يُعتقد أن أقدم أصل لهذه القدرة البيوكيميائية يعود إلى حوالي 267 مليون سنة مضت، وأنها نشأت في العصر الحجري القديم. ostracods, ، قشريات صغيرة قادرة على إنتاج الضوء الأزرق، حتى بطريقة متزامنة، تتضمن آلاف العينات في انسجام تام خلال فترة التكاثر.إنهم هم الذين يحولون الشواطئ الاستوائية إلى مناظر طبيعية سريالية وفسفورية، مثل تعويذة أو سحر لعبة سحرية.

كان التلألؤ البيولوجي واحدًا من أولى أشكال الاتصال في المحيطات، وربما كان من أوائل أشكال الاتصال على الأرض.

أندريا كواتريني، باحث 

ظاهرة يكتنفها الغموض

تلألؤ بيولوجي هو نتاج تفاعل كيميائي بين بروتين اللوسيفيرين وأنزيم اللوسيفيراز الذي يحدد انبعاث الضوء في الكائنات الحية.وفي البيئة البحرية يحدث من خلال أعضاء محددة، أي عن طريق أعضاء معينة photophores, ، مكونة من خلايا تسمى الخلايا الضوئية.

إنتاج الضوء الخاص بك هو وظيفية للصيد، وإرباك الحيوانات المفترسة والتمويه, للإشارة إلى الخطر، صاعقة الفريسة، ابحث عن شركاء.وفي الأعماق، في عالم مظلم معزول في صمت مطلق، حتى شرارة صغيرة يمكن أن تصنع الفارق بين الحياة والموت.ظلت الهياكل التي تسمح برد الفعل الضوئي متطابقة تقريبًا مع مرور الوقت، وهي موجودة في المجموعات الحية البعيدة جدًا عن بعضها البعض على المستوى التطوري، وهي شهود على ظاهرة منتشرة في كل مكان وشائعة إلى حد ما، ظل تاريخها لفترة طويلة محاطًا بالغموض.إن الماضي والآليات التي سمحت بمثل هذا الانتشار الواسع هي في الواقع من الصعب جدا الدراسة:التلألؤ البيولوجي هو سلوك لا يترك أي أثر في الحفريات، وعلى حد تعبير مؤلفي البحث، "لا أحد يعرف حقًا سبب ظهور هذه الظاهرة في عالم الحيوان".

ولتعقيد الأمر أكثر، أنا الحفريات في كثير من الأحيان لا توجد كائنات مضيئة بيولوجيًا.ال الشعاب المرجانية الناعمة, وفي الحقيقة أنها لا تشكل شعاباً مرجانية من مواد كلسية، ولكنها تبني مستعمرات البوليبات طرد بنية مرنة، لا تحتوي إلا على أجزاء صغيرة من المادة الشبيهة بالهيكل العظمي.

التحاليل الوراثية على أشجار النور

ولتفسير سبب تطور هذه القدرة البيوكيميائية، كان من الضروري، بحسب الخبراء، معرفة متى ظهرت لأول مرة على الأرض.ولذلك قرر الباحثون الخوض في التاريخ التطوري للكائنات الحية octocorals, وهي مجموعة قديمة من الحيوانات التي تضيء فقط إذا تم إزعاجها من الخارج.لقد أثارت هذه الحالة دائمًا اهتمامًا كبيرًا في المجتمع العلمي في عام 2022 أجرى أندريا كواتريني ومعاونوه تحليلات وراثية متعمقة، وأعادوا بناء السلالة العرقية لـ 185 نوعًا.وضمن شجرة الحياة هذه حددوا الفروع التي تحتوي على الأنواع المضيئة.ثم إنطلاقاً من أشهرهما واعتماد سلسلة من التقنيات الإحصائية، تمكنوا من وضع في الوقت المناسب أصل هذه الظاهرة.

الانفجار الكامبري

وأوضح رئيس الدراسة: "تظهر دراستنا أن التلألؤ البيولوجي موجود على الأقل منذ العصر الكامبري، قبل حوالي 540 مليون سنة، عندما انتقلت الحيوانات لأول مرة من مناطق سطح المحيطات إلى الأعماق حيث لا يصل الضوء". .وثم كل شيء يعود.كان هذا بالضبط هو العصر الذي تحولت فيه الأرض من كائنات بسيطة وحيدة الخلية إلى كائنات حية بسيطة مجموعة استثنائية من أشكال الحياة, عندما تتناوب الزيادات القوية والانخفاضات الحادة في مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي.على مدار ما يزيد قليلاً عن ثلاثة عشر مليون سنة، حدث تنوع سريع لأنواع حيوانية جديدة، يُعرف باسم "الانفجار الكامبري" مع قمم تطورية وانقراضات كبيرة.وغني عن القول أنها كانت أيضًا الفترة التي تم فيها تطوير البدائيات الأولى أجهزة استشعار الضوء.

في مثل هذه اللحظة العظيمة التحول التطوري, لقد أصبح التلألؤ البيولوجي أداة الاتصال بارعة التي طورتها الشعاب المرجانية لإرباك الفريسة أو تخويف الحيوانات المفترسة.

ولكن هناك المزيد.وفي الدراسة، سلط الباحثون الضوء على اعتماد التفاعلات الضوئية على وجود الأكسجين في الماء.وبالتالي فإن النتائج تشير إلى أن تلألؤ بيولوجي تطورت كما استراتيجية التخلص من السموم للقضاء على الأشكال التفاعلية للأكسجين من الجسم، أي الجذور الحرة, مع الإنتاج الخفيف كمنتج ثانوي.

تنتشر القدرة على إنتاج الضوء على نطاق واسع في الموائل التي لا تقل عن مائتي متر تحت مستوى سطح البحر.ولذلك نعتقد أن أصل هذا السلوك قد يكون مرتبطًا بنمط الحياة في أعماق البحار.ومع ذلك، بالنسبة للأصناف ذات الإضاءة الحيوية التي تعيش أكثر على السطح، كان من الممكن أن يحدث التنويع في عصر أحدث.

أندريا كواتريني

وعلى الرغم من آخر الأخبار، لا تزال هناك بعض الأسئلة لا يزال دون إجابة.إذا كان الأمر مفيدًا حقًا، فلماذا فقدت بعض الأنواع القدرة على الإضاءة؟وكيف فقدوها؟ جبهة البحث لا تزال مفتوحة.سيتعين على الدراسات المستقبلية أن تحلل بشكل أفضل الجين الذي يرمز للبروتين لوسيفيراز, ، الموجودة أيضًا في المرجانيات الثمانية غير ذات الإضاءة الحيوية، لفهم الآليات التي أدت إلى فقدان بعض المجموعات لهذه الموهبة المدهشة.سيتم تشغيل اكتشافهم ضوء جديد في ظلمة المعرفة.