빛나는 산호초부터 구토하는 새우까지, 동물들은 수백만 년 동안 생물발광을 사용해 의사소통을 해왔습니다. 과학자들이 아직 이에 대해 알지 못하는 사실은 다음과 같습니다.

인간은 오랫동안 빛을 만들어내는 유기체에 매료되어 왔습니다.철학자이자 과학자인 아리스토텔레스는 최초로 상세한 내용을 썼다. 그가 "차가운 빛"이라고 불렀던 것에 대한 설명” 2,000년도 더 전에요.최근에는 제2차 세계 대전 육군 퇴역 군인과 같은 선구적인 연구자들이 에밋 샤펠 및 심해 잠수 차량 조종사 에디스 위더 새로운 기술로 이 현상에 대한 연구를 발전시켰습니다.

적어도 94 생물체 신체 내부의 화학 반응을 통해 스스로 빛을 생성합니다. 이 능력을 생물발광이라고 합니다.예를 들면 다음과 같습니다 빛나는 반딧불이, "를 생성하는 조류야광” 베이, 작은 갑각류 복잡한 구애 표시, 심해어와 산호.그러나 널리 퍼져 있음에도 불구하고 과학자들은 그것이 언제, 어디서 처음 나타났는지, 또는 원래의 기능을 아직 알지 못합니다.

처럼 해양 생물학자 WHO 심해 서식지 전문, 우리는 생물발광이 특히 바다에서 흔히 볼 수 있는.이는 빛 생산이 전 세계의 유기체를 제공할 수 있음을 나타냅니다. 생명의 나무 생존 가능성을 높이는 체력 이점.

우리의 연구는 다음에 초점을 맞추고 있습니다 octocorals - 연체 산호 예를 들어 나무 모양의 부채꼴은 세계 바다의 다양한 곳에서 발견됩니다.그들은 다양하고 고대 동물 그룹 여기에는 약 3,500종이 포함되며, 그 중 대부분은 생물발광종입니다.

Octocorals는 바다, 특히 심해에 산호 정원과 동물 숲을 만들 수 있습니다.이러한 공동체는 물고기와 상어를 포함한 다른 많은 동물들에게 집과 보육 서식지를 제공합니다.

모든 팔산호는 같은 것을 사용한다 생물발광에 대한 화학반응.2022년 연구에 따르면 이 산호들 사이의 진화적 관계.이러한 유전적 연관성과 팔산호 화석이 존재한다는 사실은 이 동물을 언제 생물발광이 나타났는지, 그리고 그것이 지질학적 시간에 걸쳐 어떻게 확산되었는지 조사하는 데 이상적인 초점이 되게 합니다.

바다에서의 생물발광 테스트

10여년 전, 우리는 다양한 팔산호 종의 생물발광 능력을 테스트하기 시작했습니다.빛나는 빛을 생성하려면 산호가 물리적으로나 화학적으로 자극을 받아야 합니다.

생물발광은 2014년 R/V Celtic Explorer를 이용한 연구 크루즈에서 처음으로 우리의 호기심을 불러일으켰습니다. 휘타드 캐니언 아일랜드 남서쪽 해안에서.우리는 원격 조종 차량으로 심해저에서 채취한 대나무 산호의 조직 샘플을 채취하고 있었습니다.

차량에는 조종사가 산호 표본을 수집하고 이를 샘플링 용기에 넣어 차량이 표면에 떠오를 때 유기체를 살리고 보호할 수 있는 조작 팔이 있었습니다.이 샘플이 배에 실린 후 우리는 조명이 어두운 방에서 집게를 사용하여 산호 폴립 하나를 채취했고 파란색 빛이 번쩍이는 것을 보았습니다.

그 이후로 우리는 협력업체들과 협력해왔습니다. 몬트레이 베이 수족관 연구소 그리고 도호쿠대학 수집 후 배에서 또는 저조도 카메라를 사용하여 해저에서 관찰하면서 어떤 종들이 빛날 수 있는지 기록합니다.이전에 발표된 기록과 결합하여 이제 우리는 생물발광이 약 60종의 산호종에서 발생한다는 것을 알고 있습니다.더 많은 사람들이 발견을 기다리고 있을 것 같습니다.

생물발광이 등장한 시기와 이유

2024년 4월에 발표된 연구에서 우리는 지질학적으로 가장 오래된 기록 지구상의 생물발광을 위해.우리는 이 화학 반응이 이전 추정보다 수천년 일찍 진화했다는 것을 보여주었습니다. 즉, 지구상의 생명체가 5억 4천만 년 전 급속히 다양해졌던 시기에 일어났습니다. 캄브리아기 폭발.우리는 생물학자들이 종 간의 진화 관계를 보여주기 위해 사용하는 그래픽 도구인 생명의 나무인 팔산호에 생물발광의 존재를 매핑함으로써 이를 결정했습니다.

처음에는 생물발광이 진화하여 빛을 감소시켰을 수 있습니다. 자유 라디칼 – 화학적으로 불안정한 원자 세포를 손상시킬 수 있다.그러나 어느 순간 그것은 의사소통의 형태로 발전했다.

우리의 결과는 빛 신호가 바다에서 가장 초기의 의사소통 형태였음을 나타냅니다. 그리고 우리는 빛을 감지할 수 있는 일부 동물이 캄브리아기 시대에 진화한.우리의 연구에 따르면 동물이 빠르게 다양화되고 새로운 서식지를 차지하던 시기에 종들 간에 빛과 관련된 상호 작용이 발생했습니다.

빛을 얻음과 잃음

우리는 다양한 방법으로 산호의 생물 발광 능력을 계속 테스트하고 있습니다.산호와 다른 동물의 빛 생성과 관련된 주요 구성 요소 중 하나는 다음과 같습니다. 루시페라제라고 불리는 효소.DNA 서열 데이터를 사용하여 우리는 생물발광에 대한 유전적 잠재력에 대한 테스트를 개발하고 있으며, 이를 통해 이 특성을 보다 쉽고 덜 침해적으로 연구할 수 있습니다.

우리는 생물발광이 아닌 팔산호가 여전히 상동성 루시퍼라제 유전자 – 모든 팔산호의 공통 조상으로부터 유전적 지시가 전달되었습니다.빛을 내지 못하는 산호가 왜 이러한 유전자를 보유하고 있는지는 미스터리입니다.

과학자들이 현재의 방법으로는 감지할 수 없는 매우 낮은 수준의 빛을 생성합니까?아니면 루시퍼라제 유전자가 기능하지 않는 걸까요?추가 연구를 통해 특정 팔산호가 생물발광 능력을 상실한 이유와 이러한 손실이 다른 서식지에서의 생존에 어떤 영향을 미쳤는지 보여줄 수 있습니다.

우리의 최근 결과는 얕은 바다에 살지만 바다에서 발생한 많은 산호가 있음을 보여줍니다. 심해의 조상 생체발광 능력을 유지했습니다.빛이 더 많은 얕은 바다 환경에서는 유용성이 떨어지기 때문에 일부 산호는 시간이 지남에 따라 이 능력을 상실했을 가능성이 있습니다.

우리는 또한 낮에 먹이를 먹기 위해 심해에서 위쪽으로 이동하고 밤에 심해로 돌아오는 새우를 포함하여 다른 생물에서 생물발광이 어떻게 진화했는지 조사하고 있습니다.이 동물들은 변화하는 빛 조건에 노출되어 빛을 생성합니다. 다양하고 독특한 방법.

한 가지 주목할만한 예로서 일부 새우는 빛을 내는 화학물질을 토하다, 포식자를 방어하기 위해 빛나는 분출물을 생성합니다.또한 몸 전체에 청색광을 생성하는 외부 생물발광 기관이 있습니다.

이와 같은 생물을 연구하면 유기체가 생성하는 빛을 포함하여 환경에서 빛의 양이 어떻게 생물 발광의 진화에 영향을 미치는지에 대한 이해가 향상됩니다. 유기체의 시력에 영향을 미침.이는 지구상의 생명체가 다양해졌던 약 5억 4천만년 전 생물발광이 눈의 진화와 시력에 어떤 영향을 미쳤는지에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

산호가 수억 년 동안 빛을 생산할 수 있었다는 사실은 이 능력이 산호의 생존에 크게 기여했음을 의미합니다.더욱이, 우리의 발견은 생물발광이 특히 심해에서 많은 종류의 동물들에게 지질학적 시간을 통한 의사소통의 중요한 형태였다는 생각을 뒷받침합니다.

이 연구는 초기 동물 진화와 의사소통에 대한 새로운 아이디어를 촉발시켰습니다.빛 신호는 새로운 포식자와 더욱 복잡한 환경이 출현하는 급변하는 시대에 동물에게 의사소통할 수 있는 새로운 방법을 제공했습니다.이러한 조건에서는 바다의 감각 능력이 향상되는 것이 중요할 수 있습니다.아마도 생물발광은 오랜 시간 동안 동물의 기원과 진화에 대한 연구에서 아직 완전한 관심을 받지 못한 퍼즐의 누락된 조각일 것입니다.