研究發(fā)現(xiàn)，地球上的生物發(fā)光進(jìn)化時間已超過5億年

在地球最黑暗的角落，太陽光芒從未照射到那里，依然能找到詭異的光芒，照亮陰影。

這就是生物發(fā)光，一種非凡的能力，是獨立進(jìn)化出來的，至少94次貫穿地球生命的整個歷史。發(fā)光生物能夠利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生自身的光芒，這種工具被不同生物用于各種用途。

科學(xué)家們將這項工具追溯到其已知的最早進(jìn)化起源：一類名為八角草大約在5.4億年前的寒武紀(jì)深處。這比前任冠軍年齡多了一倍多，那是一類深海微型甲殼類動物生活在2.67億年前.

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“我們想弄清楚生物發(fā)光起源的時間，而八珊瑚是地球上已知最古老的生物發(fā)光動物群體之一?！?a>海洋生物學(xué)家兼主要作者丹妮爾·德萊奧說史密森學(xué)會的這項研究于去年四月發(fā)表。

“那么，問題是他們是什么時候發(fā)展出這種能力的？”

章珊瑚是一組非常迷人的生物。

像其他珊瑚一樣，它們由珊瑚體組成，這些珊瑚體聚集形成一個群體，通常生活在由珊瑚鈣化分泌物構(gòu)成的框架上。

然而，八珊瑚因其八重對稱性而得名，其骨骼比其剛性親緣更柔軟。

其中一些還會發(fā)出生物發(fā)光，但原因有些神秘，因為它們只有在受到干擾時才會發(fā)光。

科學(xué)家認(rèn)為，這可能是誘捕獵物，或者是捕食者來捕食那些以珊瑚為食并破壞珊瑚的小型魚類的誘餌。

由于珊瑚是地球上最古老的生物之一，而章珊瑚還會發(fā)光，德萊奧和她的同事認(rèn)為這些生物可能是尋找生物發(fā)光早期起源的最佳地點。

基礎(chǔ)已經(jīng)建立起來，且2022年發(fā)布的詳細(xì)章珊瑚族譜，利用185個章珊瑚類分類單元的遺傳數(shù)據(jù)。

下一步是識別和追蹤已知生物發(fā)光章珊瑚物種的譜系，這些譜系由日本名古屋大學(xué)的海洋生物學(xué)家別翔上原學(xué)和史密森學(xué)會的安德烈亞·夸特里尼進(jìn)行田野調(diào)查收集。

他們的海底探險發(fā)現(xiàn)了五種八珊瑚類型此前未知的生物發(fā)光現(xiàn)象——這一發(fā)現(xiàn)可用于下一步的分析，即祖先狀態(tài)重建。

“如果我們知道現(xiàn)存的這些八珊瑚物種具有生物發(fā)光能力，我們就可以用統(tǒng)計數(shù)據(jù)推斷它們的祖先是否極有可能具有生物發(fā)光能力?！?a>夸特里尼解釋道.

“擁有這種共同特征的現(xiàn)存物種越多，隨著時間往回推，那些祖先很可能也擁有該特征的可能性就越高?！?/p>

團(tuán)隊采用了多種不同的統(tǒng)計分析方法，結(jié)果一致：生物發(fā)光首次出現(xiàn)在所有八珊瑚的共同祖先中，約5.4億年前。

當(dāng)時，多細(xì)胞生命仍處于起步階段，但已有海洋無脊椎動物擁有能夠探測共享寒武海光線的眼睛。

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生物發(fā)光的同時出現(xiàn)暗示了某種跨物種的互動，可能有助于弄清這種能力為何進(jìn)化。

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但還有一個巨大的問題。

如果現(xiàn)存數(shù)千種章珊瑚物種的共同祖先擁有生物發(fā)光能力，為什么現(xiàn)在擁有的卻如此稀少？他們是怎么失去的？

這是下一步，也能為寒武紀(jì)海洋奇特的生態(tài)提供更多啟示。

該研究發(fā)表于英國皇家學(xué)會B生物科學(xué)院刊.

本文的早期版本發(fā)表于2024年4月。

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