Qu'est-ce que la bioluminescence, les origines de ce merveilleux phénomène

La bioluminescence est née sous l'eau il y a environ 540 millions d'années.Les octocoraux, ancêtres des coraux mous, ont développé pour la première fois la capacité de produire de la lumière au cours de la période cambrienne.Outil ingénieux de communication, de prédation et de défense.

A chaque instant, depuis des millions d'années, des milliers de lumières se sont allumées dans l'obscurité des abysses. Comme des lucioles voyageant dans la mer.Coraux, algues, poissons, petits crustacés ou invertébrés invisibles brillent en oscillant en profondeur ou brillent parmi les vagues qui s'écrasent sur le rivage.

Là bioluminescence, la capacité des êtres vivants à produire de la lumière par des réactions chimiques, est un phénomène complexe, mais étonnamment courant dans le règne animal, ayant évolué au moins 94 fois de manière indépendante.À ce jour, on le trouve dans environ trois mille espèces, mais il y a déjà 540 millions d'années, les octocoraux, ancêtres des coraux mous, des gorgones et des plumes de mer, les utilisaient pour diverses fonctions, notamment attirer des proies et communiquer dans la bande la plus sombre des mers, celle qu'on appelle sombre, c'est-à-dire là où la lumière du Soleil n'atteint pas.Il l'a révélé une nouvelle étude menée par des chercheurs du Smithsonian National Museum of Natural History à Washington, publié dans les Actes de la société royale B, qui date la naissance de la bioluminescence presque à la même époque deux fois plus éloigné que prévu jusqu’à présent.En fait, on pensait que l'origine la plus ancienne de cette capacité biochimique remontait à environ 267 millions d'années et qu'elle était apparue au ostracodes, petits crustacés capables de produire de la lumière bleue, même de manière synchronisée, impliquant des milliers de spécimens à l'unisson pendant la période de reproduction.Ce sont eux qui transforment les plages tropicales en paysages surréalistes et phosphorescents, comme un sort ou un jeu de magie.

La bioluminescence a été l’une des premières formes de communication dans les océans, peut-être l’une des premières sur Terre.

Andrea Quattrini, chercheuse 

Un phénomène entouré de mystère

La bioluminescence est le produit de réaction chimique entre la protéine luciférine et l'enzyme luciférase qui détermine l'émission de lumière dans les organismes vivants.Dans le milieu marin, cela se produit à travers des organes spécifiques, je photophores, constitué de cellules appelées photocytes.

Produire sa propre lumière, c'est fonctionnel pour la chasse, confondre les prédateurs et le camouflage, pour indiquer un danger, étourdir une proie, rechercher des partenaires.Et dans les profondeurs, dans un monde obscur isolé dans un silence absolu, même une petite étincelle peut faire la différence entre la vie et la mort.Les structures qui permettent la réaction lumineuse sont restées quasiment identiques au fil du temps et sont présentes dans des groupes vivants très éloignés les uns des autres sur le plan évolutif, témoins d'un phénomène omniprésent et assez commun, dont l'histoire est longtemps restée entourée de mystère.Le passé et les mécanismes qui ont permis une diffusion aussi large sont en fait très difficile à étudier:La bioluminescence est un comportement qui ne laisse aucune trace dans les fossiles et, selon les auteurs de la recherche, « personne ne sait vraiment pourquoi ce phénomène est apparu dans le monde animal ».

Pour compliquer encore davantage les choses, je fossiles les organismes bioluminescents n’existent souvent même pas.LE coraux mous, En fait, ils ne forment pas de récifs coralliens à base de matière calcaire, mais ils construisent colonies de polypes expulsant une structure flexible, dans laquelle seuls de minuscules fragments de matière ressemblant à un squelette sont intégrés.

Analyses génétiques sur les arbres de lumière

Pour expliquer pourquoi cette capacité biochimique a évolué, selon les experts, il était nécessaire de savoir quand elle est apparue pour la première fois sur Terre.Les chercheurs ont donc décidé de se replonger dans l'histoire évolutive de octocoraux, un ancien groupe d'animaux qui ne s'allument que s'ils sont dérangés de l'extérieur.Cette condition a toujours suscité un grand intérêt dans la communauté scientifique, à tel point en 2022 Andrea Quattrini et ses collaborateurs avaient réalisé des analyses génétiques approfondies, reconstituant la phylogénie de 185 espèces.Et c’est au sein de cet arbre de vie qu’ils ont identifié les branches qui contenaient les espèces lumineuses.Puis, en partant des deux plus connues et en adoptant une série de techniques statistiques, ils ont réussi à se situer dans le temps l'origine du phénomène.

L'explosion cambrienne

"Notre étude montre que la bioluminescence existe au moins depuis la période cambrienne, il y a environ 540 millions d'années, lorsque les animaux se sont déplacés pour la première fois de la surface des océans vers les profondeurs où la lumière n'atteint pas", a expliqué le responsable de l'étude. .Et puis tout revient.C’est précisément à cette époque que la Terre est passée du statut de peuplement d’organismes simples et unicellulaires à celui de une variété exceptionnelle de formes de vie, lorsque de fortes augmentations et de fortes diminutions des niveaux d'oxygène alternent dans l'atmosphère.Au cours d'un peu plus de treize millions d'années, une diversification rapide de nouvelles espèces animales s'est produite, connue sous le nom d'« explosion cambrienne », avec des pics d'évolution et de grandes extinctions.Et bien entendu, c’est aussi la période au cours de laquelle les premiers rudimentaires ont été développés. capteurs de lumière.

Dans un si grand moment transition évolutive, la bioluminescence est devenue l'ingénieux outil de communication que les coraux se sont développés pour confondre les proies ou effrayer les prédateurs.

Mais il y a plus.Dans l'étude, les chercheurs ont souligné le dépendance des réactions lumineuses à la présence d'oxygène dans l'eau.Les résultats suggèrent donc que la bioluminescence a évolué au fur et à mesure stratégie de désintoxication pour éliminer les formes réactives de l'oxygène du corps, je radicaux libres, avec la production de lumière comme sous-produit secondaire.

La capacité de produire de la lumière est répandue dans les habitats situés à au moins deux cents mètres sous le niveau de la mer.Nous pensons donc que l’origine du comportement pourrait être liée à un mode de vie en haute mer.Pour les taxons bioluminescents qui vivent davantage en surface, la diversification se serait toutefois produite à une époque plus récente.

Andrea Quattrini

Malgré les dernières nouvelles, certaines questions demeurent toujours sans réponse.Si c’était vraiment si avantageux, pourquoi certaines espèces ont-elles perdu la capacité de s’éclairer ?Et comment l’ont-ils perdu ? Le front de la recherche est toujours ouvert.Les futures études devront mieux analyser le gène qui code pour la protéine luciférase, également présent chez les octocoraux non bioluminescents, pour comprendre les mécanismes qui ont conduit certains groupes à perdre ce talent surprenant.Les découvrir s'allumera une nouvelle lumière dans les ténèbres de la connaissance.