생물발광이란 무엇인가, 이 놀라운 현상의 기원

Lifegate

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생물발광은 약 5억 4천만년 전에 수중에서 탄생했습니다.연산호의 조상인 Octocoral은 캄브리아기 동안 처음으로 빛을 생산하는 능력을 진화시켰습니다.의사소통, 포식, 방어를 위한 독창적인 도구입니다.

매 순간, 수백만 년 동안 심연의 어둠 속에서 수천 개의 빛이 켜졌습니다. 바다 위를 여행하는 반딧불처럼.산호, 해조류, 물고기, 작은 갑각류 또는 눈에 보이지 않는 무척추 동물은 깊이 진동하면서 빛을 내거나 해안에 부서지는 파도 사이에서 빛납니다.

거기 생물발광, 화학 반응을 통해 빛을 생성하는 생명체의 능력은 동물계에서 복잡하지만 놀랍도록 흔한 현상으로, 최소 94번 이상 독립적으로 진화했습니다.현재까지 대략적으로 발견되었습니다. 3천종, 그러나 이미 5억 4천만년 전에 연산호, 고르고니안, 바다 펜의 조상인 팔산호는 이를 다음과 같은 다양한 기능에 사용했습니다. 먹이를 유인하고 소통하다 소위 바다의 가장 어두운 띠에서 무광의, 즉, 태양빛이 닿지 않는 곳이다.그 분이 공개하셨어요 새로운 연구 워싱턴에 있는 스미소니언 국립 자연사 박물관의 연구원들이 실시한 출판됨 생물발광이 탄생한 시기와 거의 동시에 일어난 왕립학회 B의 회보에서 두 배 더 먼 곳 지금까지 추정된 것보다사실, 이 생화학적 능력의 가장 오래된 기원은 약 2억 6,700만 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 배편, 번식 기간 동안 수천 개의 표본이 동시에 참여하여 동기화된 방식으로도 청색광을 생성할 수 있는 작은 갑각류입니다.그들은 열대 해변을 주문이나 마법처럼 초현실적이고 인광이 나는 풍경으로 바꾸는 사람들입니다. 마술 게임.

생물발광은 바다에서 최초의 통신 형태 중 하나였으며 아마도 지구상 최초의 통신 중 하나일 것입니다.

안드레아 콰트리니(연구원) 

수수께끼에 싸인 현상

생물발광은 다음의 산물이다. 화학 반응 살아있는 유기체에서 빛의 방출을 결정하는 루시페린 단백질과 루시퍼라제 효소 사이에 존재합니다.해양 환경에서는 특정 기관을 통해 발생합니다. 광단, 광세포라고 불리는 세포로 구성됩니다.

bioluminescenza nel mare
생물발광은 잠재적인 포식자를 혼란스럽게 하기 위해 주변 물을 밝히는 등 다양한 목적으로 사용될 수 있습니다. © iStock

스스로 빛을 만들어내는 것은 사냥, 혼란스러운 포식자 및 위장에 기능적, 위험을 표시하고, 먹이를 기절시키고, 파트너를 찾습니다.그리고 깊은 침묵 속에 고립된 어두운 세계에서는 작은 불꽃이라도 삶과 죽음을 가를 수 있습니다.빛 반응을 가능하게 하는 구조는 시간이 지나도 거의 동일하게 유지되었으며 진화적 수준에서 서로 매우 멀리 떨어져 있는 살아있는 집단에 존재하며, 이는 편재하고 다소 흔한 현상의 증인이며, 그 역사는 오랫동안 미스터리에 싸여 있습니다.실제로 이러한 광범위한 확산을 가능하게 한 과거와 메커니즘은 다음과 같습니다. 공부하기가 매우 어렵다:생물발광은 화석에 아무런 흔적도 남기지 않는 행동이며, 연구 저자의 말에 따르면 "이 현상이 동물계에 왜 나타나는지 실제로 아는 사람은 아무도 없다"고 합니다.

문제를 더욱 복잡하게 만들기 위해 나는 화석 생물발광 유기체는 종종 존재하지도 않습니다.그만큼 부드러운 산호초, 실제로 그들은 석회질 물질로 이루어진 산호초를 형성하지 않지만, 폴립 군체 뼈대와 같은 물질의 아주 작은 조각만 내장되어 있는 유연한 구조를 추방합니다.

빛의 나무에 대한 유전적 분석

전문가들에 따르면 이 생화학적 능력이 진화한 이유를 설명하려면 그것이 지구에 처음 나타난 시기를 알아야 했습니다.따라서 연구자들은 진화의 역사를 다시 조사하기로 결정했습니다. 팔산호, 외부에서 방해를 받아야만 빛을 발하는 고대 동물 그룹입니다.이 상태는 항상 과학계에서 큰 관심을 불러일으켰습니다. 2022년에 Andrea Quattrini와 그의 동료들은 심층적인 유전 분석을 수행하여 185종의 계통발생을 재구성했습니다.그리고 그들이 빛나는 종을 포함하는 가지를 식별한 것은 바로 이 생명나무 안에서였습니다.그런 다음 가장 잘 알려진 두 가지 방법부터 시작하여 일련의 통계 기법을 채택하여 그들은 제 시간에 맞춰 도착했다 현상의 근원.

캄브리아기 폭발

“우리의 연구에 따르면 생물발광은 적어도 약 5억 4천만 년 전 캄브리아기 이후부터 존재했으며, 이때 동물이 처음으로 바다 표면에서 빛이 닿지 않는 깊은 곳까지 이동했습니다.”라고 연구 책임자는 설명했습니다. .그런 다음 모든 것이 돌아온다.그것은 바로 지구가 단순한 단세포 유기체로 가득 차 있던 시대에서 예외적으로 다양한 생명체, 대기 중 산소 수준이 크게 증가하고 급격히 감소하는 경우.1,300만 년이 조금 넘는 기간 동안 진화의 정점과 대멸종을 동반한 "캄브리아기 폭발"로 알려진 새로운 동물 종의 급속한 다양화가 발생했습니다.그리고 말할 필요도 없이 최초의 기초가 발달한 시기이기도 했다. 광 센서.

creatura periodo Cambriano
캄브리아기는 매우 다양한 모양을 특징으로 하는 엄청난 수의 동물 종이 급격하고 거의 갑작스럽게 출현한 것을 특징으로 하는 지질 시대입니다. © iStock

정말 좋은 순간에 진화적 전환, 생물발광이 되었습니다. 독창적인 의사소통 도구 산호가 먹이를 혼란스럽게 하거나 포식자를 겁주기 위해 발달했다는 것입니다.

하지만 더 많은 것이 있습니다.이번 연구에서 연구자들은 다음과 같은 점을 강조했습니다. 물 속의 산소 존재에 대한 가벼운 반응의 의존성.따라서 이번 연구 결과는 생물발광이 다음과 같이 진화했음을 암시합니다. 해독 전략 신체에서 반응성 형태의 산소를 제거하려면 자유 라디칼, 2차 부산물로 가벼운 생산이 가능합니다.

빛을 생산하는 능력은 해발 최소 200미터 아래의 서식지에 널리 퍼져 있습니다.따라서 우리는 이 행동의 기원이 심해 생활 방식과 관련이 있을 수 있다고 믿습니다.그러나 표면에 더 많이 서식하는 생물발광 분류군의 경우 보다 최근에 다양화가 이루어졌을 것입니다.

안드레아 콰트리니

최신 뉴스에도 불구하고 몇 가지 질문이 남아 있습니다. 아직 답변이 없습니다.정말 그렇게 유리했다면 왜 일부 종은 빛을 발하는 능력을 잃었을까요?그리고 그들은 어떻게 그것을 잃었습니까? 연구실은 아직 열려있습니다.향후 연구에서는 단백질을 암호화하는 유전자를 더 잘 분석해야 할 것입니다. 루시페라제, 일부 그룹이 이 놀라운 재능을 잃게 만든 메커니즘을 이해하기 위해 비생물발광 팔산호에도 존재합니다.검색이 켜집니다. 새로운 빛 지식의 어둠 속에서.

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