什么是生物发光,这个奇妙现象的起源

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生物发光大约在 5.4 亿年前在水下诞生。八珊瑚是软珊瑚的祖先,在寒武纪时期首先进化出了发光的能力。巧妙的沟通、捕食和防御工具。

亿万年来,每时每刻,黑暗深渊中都亮起万道光芒。 就像萤火虫在大海中游走. 。珊瑚、藻类、鱼类、小型甲壳类动物或看不见的无脊椎动物在深度振荡时或在拍打海岸的海浪中闪闪发光。

那里 生物发光, 生物体通过化学反应产生光的能力是动物王国中一种复杂但令人惊讶的普遍现象,已经独立进化了至少 94 次。迄今为止,大约发现了 三千种, ,但早在 5.4 亿年前,八珊瑚(软珊瑚、柳珊瑚和海笔的祖先)就将它们用于各种功能,包括 吸引猎物并进行交流 在海洋最黑暗的地带,所谓的 无光的, ,即太阳光照射不到的地方。他透露了 一项新研究 由华盛顿史密森国家自然历史博物馆的研究人员进行, 发表 在英国皇家学会 B 的会议记录中,该书几乎将生物发光的诞生时间定为同一时间 远程两倍 比迄今为止估计的要多。事实上,人们认为这种生化能力最古老的起源可以追溯到大约 2.67 亿年前,并且它出现在 介形类, 小型甲壳类动物即使以同步方式也能产生蓝光,在繁殖期间涉及数千个标本。他们将热带海滩变成超现实的磷光景观,就像咒语或咒语一样。 魔术游戏.

生物发光是海洋中最早的通讯形式之一,也许也是地球上最早的通讯形式之一。

安德里亚·奎特里尼,研究员 

笼罩着神秘色彩的现象

生物发光的产物是 化学反应 荧光素蛋白和荧光素酶之间的荧光素酶决定生物体中的光发射。在海洋环境中,它通过特定器官发生,我 发光体, ,由称为光细胞的细胞组成。

bioluminescenza nel mare
生物发光可用于多种目的,包括照亮周围水域以迷惑潜在的捕食者 © iStock

产生自己的光是 具有狩猎、迷惑掠食者和伪装的功能, ,表示危险,击晕猎物,寻找伙伴。而在深处,在绝对寂静的黑暗世界中,即使是微小的火花也能决定生与死。随着时间的推移,允许光反应的结构几乎保持不变,并且存在于在进化水平上彼此相距甚远的生物群体中,见证了一种无处不在且相当普遍的现象,其历史长期以来一直笼罩在神秘之中。事实上,过去和允许如此广泛传播的机制是 很难学习:生物发光是一种不会在化石中留下任何痕迹的行为,用该研究作者的话说,“没有人真正知道为什么这种现象会出现在动物世界中”。

让事情变得更加复杂的是,我 化石 生物发光生物体通常甚至不存在。这 软珊瑚, 事实上,它们并不是由钙质物质形成珊瑚礁,而是建造 息肉集落 排出一种灵活的结构,其中只嵌入了骨骼状物质的微小碎片。

光之树的遗传分析

专家表示,为了解释为什么这种生化能力会进化,有必要知道它第一次出现在地球上的时间。因此,研究人员决定深入研究进化史。 八珊瑚, ,一群古老的动物,只有在受到外界干扰时才会发光。这种情况一直引起科学界的极大兴趣,以至于 2022年 Andrea Quattrini 和他的合作者进行了深入的遗传分析,重建了 185 个物种的系统发育。正是在这棵生命之树中,他们识别出了含有发光物种的树枝。然后,从两个最著名的开始,采用一系列统计技术, 他们设法及时安排 现象的起源。

寒武纪大爆发

研究负责人解释说:“我们的研究表明,生物发光至少从寒武纪时期就已经存在,大约在5.4亿年前,当时动物第一次从海洋表面区域迁移到光线无法到达的深处。” 。进而 一切都会回来. 。正是在那个时代,地球从简单的单细胞生物体转变为由简单的单细胞生物体组成的时代。 生命形式的多样性, ,当大气中氧气含量剧烈增加和急剧减少时。在超过一千三百万年的时间里,新的动物物种迅速多样化,被称为“寒武纪大爆发”,伴随着进化的顶峰和大灭绝。而且,不用说,这也是第一个雏形被开发出来的时期 光传感器.

creatura periodo Cambriano
寒武纪是一个地质时期,其特点是迅速、几乎突然地出现大量形状各异的动物物种 © iStock

在这样一个伟大的时刻 进化转变, ,生物发光已成为 巧妙的沟通工具 珊瑚的进化是为了迷惑猎物或吓唬捕食者。

但还有更多。在研究中,研究人员强调 光反应依赖于水中氧气的存在. 。因此,研究结果表明生物发光是随着 排毒策略 为了消除体内活性氧的形式,我 自由基,轻质生产作为次要副产品。

产生光的能力在海平面以下至少两百米的栖息地中广泛存在。因此,我们认为这种行为的起源可能与深海生活方式有关。然而,对于更多生活在地表的生物发光类群来说,多样化可能会在更近的时代发生。

安德里亚·奎特里尼

尽管有最新消息,但仍然存在一些问题 仍未得到答复. 。如果它真的如此有益,为什么有些物种失去了发光的能力?他们是怎么失去它的? 研究前沿仍然开放. 。未来的研究必须更好地分析编码蛋白质的基因 荧光素酶, ,也存在于非生物发光八珊瑚中,以了解导致某些群体失去这种令人惊讶的天赋的机制。发现它们就会开启 一道新光 在知识的黑暗中。

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