Исключительно хорошо сохранившаяся окаменелость доселе неизвестного вида светлячков, датируемая 99 миллионами лет, позволяет предположить, что способность к биолюминесценции у них появилась еще в мезозое (между 252 и 66 миллионами лет назад) — в период появления динозавров. Это уже второе ископаемое светлячка, обнаруженное в этот период, и оба они имеют знаменитый светящийся брюшной орган. Новые данные позволяют предположить, что в то время эта особенность уже была хорошо развита и распространена.
Биолюминесценция — интересная особенность многих организмов, таких как медузы, кораллы, планктон, грибы и так далее. Большинство биолюминесцентных организмов в наземных экосистемах относятся к порядку Coleoptera. Светлячки (из семейства Lampyridae) относятся к большой группе биолюминесцентных жуков, насчитывающей около 2 500 видов. К ним относятся семейства Phengodidae (личинки которых известны как светящиеся черви), Rhagophthalmidae (личинки, а иногда и взрослые особи которых также обладают биолюминесценцией) и Sinopyrophoridae, эндемичные для южного Китая.
У светлячков биолюминесценция выполняет две основные функции: общение и защита от хищников. Оно используется для привлечения других светлячков во время ухаживания и для предупреждения хищников о наличии люцибуфагина (токсина) у взрослых особей, яиц и личинок. Однако как именно развилась эта особенность, до конца не ясно.
На самом деле, использование биолюминесценции во время ухаживания наблюдается только у некоторых видов Lampyridae и Rhagophthalmidae, в то время как эта особенность гораздо более распространена на личиночной стадии. Поэтому было высказано предположение, что этот признак эволюционировал в первую очередь как защитный механизм у личинок. Многие современные жуки также, похоже, загораются только тогда, когда их беспокоят. С другой стороны, исследования ранее предполагали, что секреция люцибуфагина развилась после биолюминесценции. Это означает, что биолюминесценция светлячков изначально не служила прямым сигналом о присутствии токсина.
Изучение Elateroidea (надсемейства, к которому принадлежат светлячки) также особенно сложно из-за скудости окаменелостей. Большинство видов этого надсемейства имеют мягкое тело в личиночной стадии, а самки часто демонстрируют неотению (сохранение некоторых личиночных характеристик во взрослой стадии), что затрудняет процесс окаменения. Окаменелость светлячка, недавно обнаруженная командой из Китайской академии наук, дает новые сведения об эволюции биолюминесценции в этом кладе.
Характеристика, которая уже была распространена в мезозое
Окаменелости Elateroidea, относящиеся к мезозою, встречаются крайне редко, и на сегодняшний день известно лишь об одном экземпляре. Это Protoluciola albertalleni, светлячок, датируемый средним мелом и обнаруженный в 2021 году в янтаре в Бирме.
Flammarionella hehaikuni, новый экземпляр, описанный в новом исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the Royal Society B., был обнаружен на севере Мьянмы (также в Бирме), возле холма Нойе Бум, в долине Хукавнг. Она сохранилась в смоле, вероятно, от красного дерева рода Metasequoia, которое обитает в тропических лесах региона.
Наблюдения проводились с помощью приборов высокого разрешения, в частности стереомикроскопа Zeiss Discovery V16, оснащенного ртутной лампой и специальными фильтрами для обнаружения биолюминесцентных белков. Для увеличения глубины резкости также использовалось программное обеспечение для фокусировки. Тонкие серповидные мандибулы, широкая голова и другие морфологические признаки указывают на то, что это самка, принадлежащая к новому роду, названному Cretophengodes.
Датировка янтаря показывает, что возраст окаменелости составляет около 99 миллионов лет — период, когда популяция динозавров начала расти и диверсифицироваться. «У нас даже есть следы останков динозавров из того же месторождения янтаря, в котором был обнаружен Cretophengodes», — рассказал CNN ведущий автор исследования Чэньян Цай (Chenyang Cai) из Китайской академии наук.
Морфологические детали Flammarionella hehaikuni. (a) Шесть апикальных антенномеров правой антенны, дорсальный вид; (b) антенномеры 9 и 10, показывающие овальную сенсорную ямку около вершины каждого антенномера; (c) расширение сенсорной ямки; (d) базальная часть надкрылий, показывающая надкрыльевые ребра и выдающиеся humeri; (e) светящийся орган около вершины брюшка; (a, b, c) при обычном отраженном свете; (c) при конфокальной лазерной сканирующей микроскопии; (d) при красной эпифлуоресценции.
Исследователей особенно заинтриговали странные 12-сегментные усики этого экземпляра. Они густо покрыты характерными овальными расширениями на сегментах с 3 по 11, которые, вероятно, служат органами чувств. Хотя такие расширения есть у некоторых жуков, они никогда не наблюдались у современных светлячков. С другой стороны, эти органы обычно более обширны у самцов других жуков. Поэтому сравнение самки Flammarionella hehaikuni с самцом может дать больше информации о функциях этих придатков.
Кроме того, биолюминесцентный орган, расположенный на конце брюшка, имеет много общего с органом современных светлячков, что свидетельствует об эволюционной устойчивости этого признака. Наличие этого органа у двух разных родов мезозойских светлячков также говорит о том, что в то время этот признак уже был диверсифицирован. «По мере расширения ископаемых мы ожидаем новых открытий, которые расширят наши знания о том, когда, как и почему биолюминесценция развилась у этих очаровательных животных в мезозойскую эру», — заключают исследователи в своей работе.
