Знайдено докази того, що біолюмінесценція існувала серед тварин 540 мільйонів років тому, що більш ніж удвічі перевищує попередній рекорд. Окрім того, що це відкриття змінює наше уявлення про світовий океан в Едіакарську еру та після неї, воно може пролити світло (вибачте) на причини розвитку біолюмінесценції, яка так широко використовується сьогодні.
Здатність виробляти світло широко використовується багатьма видами тварин, грибів та одноклітинних організмів. Було виявлено понад 100 прикладів того, що ця здатність розвивається незалежно, а не успадковується від спільного предкового виду. Деякі організми, які не можуть зробити це самостійно, залучають інших до симбіотичних стосунків. Іноді користь від цього очевидна, наприклад, залучення партнерів або приманювання здобичі. Однак, щоб виробляти світло, потрібно багато енергії, і біологи часто задаються питанням, як винагорода виправдовує ці витрати. Відкриття його глибокого коріння серед Anthozoa може це змінити.
“Ніхто достеменно не знає, чому [біолюмінесценція] вперше розвинулася у тварин”, – говорить доктор Андреа Куаттріні зі Смітсонівського музею у своїй заяві. Куратор музею з коралів, вона досліджувала, чому м’які корали іноді світяться, коли їх турбують, що є загадковою поведінкою для істот, чия вразливість робить привернення уваги до себе небезпечним.
Разом з колегами Кваттріні виявив, що біолюмінесценція передує самим м’яким коралам і може бути простежена до відгалуження горгоній, таких як морські віяла та морські пера, інших представників класу октокоральних.
“Ми хотіли з’ясувати час виникнення біолюмінесценції, а октокорали є однією з найдавніших груп тварин на планеті, які здатні до біолюмінесценції”, – говорить д-р Даніель ДеЛео. “Отже, питання полягало в тому, коли вони розвинули цю здатність?”
Не всі восьминогі є біолюмінесцентними, але дуже багато з них, особливо ті, що мешкають у глибоких водах, є біолюмінесцентними. Використовуючи генеалогічне дерево, яке показує спорідненість 185 октоколів між собою, ДеЛео, Кватріні та співавтори шукали види, які використовують біолюмінесценцію сьогодні, щоб дослідити ймовірність того, що їхні предки теж це робили.
“Якщо ми знаємо, що ці види восьминогих, які живуть сьогодні, є біолюмінесцентними, ми можемо використовувати статистику, щоб зробити висновок, чи були їхні предки з високою ймовірністю біолюмінесцентними, чи ні”, – говорить Кваттріні. “Чим більше живих видів з цією ознакою, тим вища ймовірність того, що коли ви рухаєтесь назад у часі, ці предки, ймовірно, також мали цю ознаку”.
Результати були перевірені за допомогою декількох статистичних підходів, і всі вони дали однаковий результат – предки октокоралових, від яких походить весь клас, ймовірно, були біолюмінесцентними. Той факт, що всі октокоральні використовують однакові хімічні речовини для створення світла, вказує на те, що сучасні виробники світла успадкували свій талант від цієї події.
Генетичні та скам’янілості вказують на те, що це сталося близько 540 мільйонів років тому, за 273 мільйони років до появи остракодових ракоподібних, які раніше вважалися найдавнішим прикладом біолюмінесценції у тваринному світі.
Імовірно, ця ознака мала певну еволюційну користь і продовжує мати її і сьогодні, хоча невідомо, чи залишилася вона такою ж у сучасному світі, який дуже відрізняється від попереднього.
Інтригуюча гіпотеза припускає, що біолюмінесценція спочатку з’явилася як спосіб утилізації надлишкового кисню, а світло стало побічним ефектом, який згодом виявився корисним. Хоча ця ідея не доведена, автори вважають її сумісною з тим, що вони дізналися, і думають, що біолюмінесценція могла розвинутися у відносно мілководних видів і дозволила їм диверсифікуватися на глибину.
Існує близько 3 500 відомих видів октокоралових – і майже напевно набагато більше невідкритих – тому вибірка з 185 видів, використана для цього дослідження, є невеликою. Щоб перевірити всі корали на люмінесценцію, потрібно було б зробити багато ударів по коралах, і можна було б пропустити світло, якщо воно слабке, але команда працює над генетичним тестом, який міг би вирішити це питання в лабораторії.
Як мешканці коралових рифів, м’які корали мілководдя та більшість горгоній є одними з найбільш вразливих видів до зміни клімату, і багато з них стикаються з більш локальними загрозами, такими як забруднення та надмірний вилов риби. Глибші води, ймовірно, безпечніші, але їм загрожує виловлювання риби. Автори сподіваються, що те, що вони дізналися, якимось чином сприятиме їхньому виживанню, або, можливо, просто зробить людей більш зацікавленими у збереженні цих джерел краси.