Октокоралл Isidella sp демонстрирует свое биолюминесцентное свечение на Багамах в 2009 году. Изображение: Смитсоновский институт
Биолюминесценция, завораживающее явление света, производимого живыми организмами, — повсеместная особенность водного мира. Многие обитатели морей и океанов — от светящихся медуз до глубоководных рыб, кораллов и ракообразных — используют эту способность к свечению для выполнения различных биологических функций. Новое исследование показывает, что история морской биолюминесценции началась 540 миллионов лет назад, что гораздо раньше, чем считалось ранее. Это открытие проливает новый свет на ее роль в эволюции океанических экосистем.
Кембрийское происхождение
Хотя биолюминесценция часто ассоциируется с глубоководными районами океана, где мало солнечного света, на самом деле она широко распространена во многих морских средах. Организмы производят свой собственный свет в результате химической реакции с участием белка под названием люцифераза. Эта способность к свечению может использоваться для различных функций, таких как общение, ухаживание, хищничество и маскировка.
Ученые давно подозревали, что биолюминесценция — древняя черта многих морских организмов, но прямых доказательств ее происхождения было мало. В новой работе ученые подробно рассказывают об удивительных открытиях, связанных с ее появлением у группы морских беспозвоночных, известных как октокораллы.
Даниэль ДеЛео из Международного университета Флориды и Андреа Кваттрини из Национального музея естественной истории Смитсоновского университета собрали ископаемые образцы биолюминесцентных октокораллов с известным возрастом и физическими характеристиками. Разместив окаменелости на эволюционном древе, исследователи смогли определить, когда произошло разделение различных родов октокораллов.
Затем они определили ветви эволюционного дерева, содержащие живые биолюминесцентные виды, и проследили их эволюцию во времени. Используя методы статистического анализа, исследователи оценили вероятность того, что предки биолюминесцентных видов также были биолюминесцентными.
Объединив эти подходы, исследователи смогли определить, что биолюминесценция появилась у октокораллов около 540 миллионов лет назад. Это отсылает нас к кембрийскому периоду — важнейшему периоду в истории жизни, когда возникли и быстро эволюционировали многочисленные группы животных.
Каковы были ее первоначальные функции?
Это открытие позволяет предположить, что биолюминесценция могла первоначально возникнуть как средство выведения из организма кислорода — высокореактивного вещества, которое было токсичным для первых форм жизни.
В то время Земля находилась в процессе перехода от атмосферы, бедной кислородом, к атмосфере, богатой кислородом, благодаря фотосинтезу первых растений. Таким образом, способность производить биологический свет могла дать эволюционное преимущество, помогая нейтрализовать вредное воздействие кислорода, действуя как механизм детоксикации.
Со временем биолюминесценция приобрела новые функции, включая коммуникацию в глубоких, плохо освещенных морских средах.
Подробности исследования опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
