生物発光とは、この素晴らしい現象の起源

生物発光は約5億4千万年前に水中で誕生しました。ソフトコーラルの祖先であるオクトサンゴは、カンブリア紀に初めて光を生み出す能力を進化させました。コミュニケーション、捕食、防御のための独創的なツール。

何百万年もの間、あらゆる瞬間に、深淵の暗闇の中で何千もの光が灯されてきました。 海を旅するホタルのように. 。サンゴ、藻類、魚、小さな甲殻類、目に見えない無脊椎動物は、深さで振動したり、海岸に打ち寄せる波の中で輝いたりします。

そこには 生物発光, 化学反応を通じて光を生成する生物の能力は、動物界では複雑だが驚くほど一般的な現象であり、少なくとも 94 回独立して進化してきました。現在までにおよそ次の場所で発見されています。 三千種, しかし、すでに 5 億 4,000 万年前には、ソフトコーラル、ゴルゴニアン、海のペンの祖先である八サンゴ類が、それらを次のようなさまざまな機能に使用していました。 獲物を引き寄せてコミュニケーションをとる 海の最も暗い帯、いわゆる 無光症の, つまり、太陽の光が届かない場所です。彼はそれを明らかにした 新しい研究 ワシントンのスミソニアン国立自然史博物館の研究者らによって行われた。 出版された 王立協会議事録 B では、生物発光の誕生がほぼ同時期に遡ります。 2倍のリモート これまでの推定よりも。実際、この生化学的能力の最も古い起源は約 2 億 6,700 万年前に遡ると考えられていました。 貝虫, 、同期した方法でも青色光を発することができる小型の甲殻類であり、生殖期間中に数千の標本が一斉に関与します。彼らは、熱帯のビーチを、魔法や魔法のように超現実的で燐光の風景に変える人たちです。 魔法のゲーム.

生物発光は海洋における最初のコミュニケーション形式の 1 つであり、おそらく地球上で最初のコミュニケーション形式の 1 つです。

アンドレア・クアトリーニ、研究者 

謎に包まれた現象

生物発光の産物は、 化学反応 ルシフェリンタンパク質と、生物の発光を決定するルシフェラーゼ酵素との間の関係。海洋環境では、特定の器官を通じて発生します。 発光胞, 、光細胞と呼ばれる細胞で構成されています。

自分自身の光を生み出すことは、 狩猟、捕食者の混乱、迷彩に機能します。, 、危険を知らせ、獲物を気絶させ、パートナーを探します。そして、その奥深く、完全な静寂に隔離された暗い世界では、たとえ小さな火花でも生と死を分ける可能性があります。光反応を可能にする構造は、時を経てもほぼ同一のままであり、進化のレベルで互いに非常に離れた生物集団に存在しており、遍在的でむしろ一般的な現象の証人であるが、その歴史は長い間謎に包まれてきた。実はこれほどまでに普及を可能にした過去と仕組みは、 勉強するのがとても難しい:生物発光は化石に痕跡を残さない現象であり、研究著者らの言葉を借りれば「なぜこの現象が動物界に現れたのか、実際には誰も分からない」という。

問題をさらに複雑にするために、私は 化石 生物発光生物は存在すらしないことがよくあります。ザ ソフトコーラル, 実際、それらは石灰質物質のサンゴ礁を形成するのではなく、 ポリープのコロニー 骨格のような物質の小さな断片だけが埋め込まれた柔軟な構造を放出します。

光の木の遺伝子解析

専門家によれば、この生化学的能力がなぜ進化したのかを説明するには、それがいつ地球上に初めて現れたのかを知る必要があるという。そこで研究者らは、生物の進化の歴史を遡って調べることにした。 八木サンゴ, 、外部から妨害された場合にのみ光る古代の動物のグループ。この症状は常に科学界の大きな関心を引き起こしてきました。 2022年に アンドレア・クアトリーニと彼の共同研究者らは詳細な遺伝子分析を実施し、185 種の系統発生を再構築した。そして、彼らが発光種を含む枝を特定したのはこの生命の樹の中でした。次に、最もよく知られている 2 つの手法から始めて、一連の統計手法を採用し、 彼らはなんとか時間内に配置することができた 現象の起源。

カンブリア爆発

「私たちの研究は、生物発光が少なくとも約5億4000万年前のカンブリア紀以来存在していたことを示しています。この時代、動物は初めて海洋表層から光が届かない深海へと移動しました」と研究責任者は説明した。 。その後 すべてが戻ってくる. 。それはまさに、地球に単純な単細胞生物が生息していた時代から、 非常に多様な生命体, 、大気中の酸素レベルの強い増加と急激な減少が交互に起こるとき。1,300万年あまりの間に、進化のピークと大絶滅を伴う「カンブリア爆発」として知られる、新しい動物種の急速な多様化が起こりました。そして、言うまでもなく、最初の初歩的な技術が開発された時期でもありました。 光センサー.

とても素晴らしい瞬間に 進化の変遷, 、生物発光となった 独創的なコミュニケーションツール サンゴは獲物を混乱させたり、捕食者を怖がらせたりするために発達したと考えられています。

しかし、それだけではありません。この研究で研究者らは次のことを強調しました。 光反応が水中の酸素の存在に依存する. 。したがって、この発見は、生物発光が次のように進化したことを示唆しています。 デトックス戦略 活性酸素を体から排除するには、 フリーラジカル、副産物として光の生産が行われます。

光を生成する能力は、少なくとも海面下 200 メートルの生息地に広く分布しています。したがって、私たちはこの行動の起源が深海の生活様式に関連している可能性があると考えています。しかし、より地表に生息する生物発光分類群の場合、より新しい時代に多様化が起こっていたであろう。

アンドレア・クアトリーニ

最新のニュースにもかかわらず、いくつかの疑問が残っています まだ答えられていない. 。それが本当に有利であるなら、なぜ一部の種は発光する能力を失ったのでしょうか?そして彼らはどうやってそれを失ったのでしょうか？ 研究の最前線はまだ開かれています. 。今後の研究では、タンパク質をコードする遺伝子をさらに詳しく分析する必要がある ルシフェラーゼ, 、非生物発光八サンゴにも存在し、一部のグループがこの驚くべき才能を失うことになったメカニズムを理解するために。それらを発見するとスイッチが入ります 新しい光 知識の闇の中で。