https://frosthead.com

Πως περισσότερα ψάρια μπορούν να κάνουν το δικό τους φως από ό, τι σκεφτήκαμε

Οι περισσότεροι κάτοικοι της γης εξοικειώνονται με τη βιοφωταύγεια μόνο στο πλαίσιο των πυρομαχικών. Αλλά αυτό το φυσικό φαινόμενο είναι πολύ πιο διαδεδομένο από αυτά τα φτερωτά θαύματα. Η συντριπτική πλειοψηφία των βιοφωταύγεια πλάσματα στον πλανήτη βρίσκονται στην πραγματικότητα στον ωκεανό, που κυμαίνονται από βακτήρια έως μέδουσες σε καρχαρίες.

Αλλά ενώ οι επιστήμονες γνώριζαν ότι πολλά ψάρια έχουν βιοφωταύγεια, θα μπορούσαν μόνο να μαντέψουν πώς η κοινή παραγωγή φωτός είναι μεταξύ αυτών των ζώων. Τώρα, νέα έρευνα αποκαλύπτει εκπληκτικά αποτελέσματα: έως και το 80% των ψαριών με ακτινίδια που ζουν στο ανοιχτό νερό - από πεσκαντρίτσα που ζει σε βαθιά θάλασσα έως ψάρια φαναριών με κοραλλιογενή ύφαλο - κάνουν το δικό τους φως. Επιπλέον, το φαινόμενο έχει εξελιχθεί ανεξάρτητα σε αυτήν την ομάδα 27 φορές. Όπως αναφέρουν οι ερευνητές στο PLOS ONE, αυτή η απροσδόκητα υψηλή επικράτηση συνεπάγεται ότι, για τα ψάρια, που παράγουν το δικό τους φως είναι κάτι περισσότερο από ένα καθαρό τέχνασμα - πρέπει επίσης να έρθουν με σημαντικά πλεονεκτήματα.

"Το γεγονός ότι η βιοφωταύγεια εξελίχθηκε τόσες φορές δείχνει ότι εξυπηρετεί κάποια ισχυρή βιολογική σημασία", λέει ο Matthew Davis, βιολόγος στο πανεπιστήμιο St. Cloud State της Μινεσότα, που ηγήθηκε της μελέτης. "Πιστεύουμε επίσης ότι η επαναλαμβανόμενη εξέλιξη της βιοφωταύγειας ήταν κρίσιμη για τη διαφοροποίηση των ειδών [σε] βαθιά και μεσαία ύδατα περιβάλλοντα".

Για ένα ψάρι, η πραγματική πράξη ανάφλεξης εξαρτάται είτε από ένα μίγμα DIY χημικών ουσιών των οποίων το τελικό αποτέλεσμα είναι τα φωτόνια, είτε αλλιώς συνδυάζοντας με χρήσιμα βακτήρια που φροντίζουν τον φωτισμό σε αντάλλαγμα για καταφύγιο. Τα ψάρια βασίζονται στη βιοφωταύγεια για μια σειρά από σημαντικά καθήκοντα, από το να βρουν θήραμα για να αποφύγουν να γίνουν θύματα και να αναζητήσουν τους συντρόφους να επικοινωνούν μέσω συγκεκριμένων φλεγμονωδών μοτίβων, όπως τα πυρομαχικά. "Αυτό είναι συναρπαστικό γιατί εάν έχετε αλλαγές στην επικοινωνία με το φως, τότε έχετε τη δυνατότητα για γενετικές απομονώσεις", λέει ο Davis.

Η ποικιλία των τρόπων που εκδηλώνεται η βιοφωταύγεια περιλαμβάνει ειδικά όργανα των ματιών που βοηθούν τους αρπακτικούς κηλίδες μικρού τύπου, τους μαρσπιέδες των οποίων τα φωτεινά τελικά σημεία δρουν ως δολώματα και τον αντί-φωτισμό ή χρησιμοποιώντας βιοφωταύγεια για να κρύψουν μια σκοτεινή σιλουέτα ενάντια στο φως που ρέει προς τα κάτω. Και κάποια εξελικτικά είδη εκτός κιβωτίου εκτοξεύουν ακόμη και βιολογικά φωτιστικά goo για να αποσπούν την προσοχή των αρπακτικών.

Ένας Midshipman (Porichthys) που εκπέμπει φως από τις κοιλιακές φωτοφόρες. Εκτός από την λαμπερή ελκυστική, τα ψάρια midshipman είναι επίσης διάσημο για τους δυνατούς βουηχόμενους που χρησιμοποιούνται στο ψαροντούφεκο. (Matt Davis) Το ψάρι του φαναριού παίρνει το όνομά του από τα βακτήρια που εκπέμπουν φως και βρίσκονται στα όργανα κάτω από τα μάτια του. (Matt Davis) Ένα μαύρο-belly dragonfish (Stomias atriventer) έχει βιοφωταύγεια φωτοφόρες στην κοιλιά του. (Λέων Σμιθ) Ένα διατηρημένο Black Dragonfish (Idiacanthus) με βιοφωταύγεια barbel. (Matt Davis) Ένα ασημένιο hatchetfish με βιοφωταύγεια κοιλιά. (Λέων Σμιθ)

Ενώ οι προηγούμενες έρευνες εντοπίζουν ομάδες βιολίτιδας των ψαριών, κανείς δεν εξέτασε ποτέ το φαινόμενο στο πλαίσιο της εξελικτικής ιστορίας όλων αυτών. Ο Davis και οι συνάδελφοί του ανέλυσαν ένα μιτοχονδριακό και δέκα πυρηνικά θραύσματα γονιδίων, που αποκτήθηκαν μέσω παλαιότερων μελετών και ανοιχτών βάσεων δεδομένων, για 301 ταξινομικές ομάδες ακτινοβόλων ψαριών, μια ομάδα που περιλαμβάνει σχεδόν όλα τα ψάρια του κόσμου. Χρησιμοποίησαν στατιστικές μεθόδους για να ανασυνθέσουν πόσες φορές η βιοφωταύγεια εξελίχθηκε ανεξάρτητα. Αυτές οι μέθοδοι υπολόγισαν επίσης πόσο από καιρό οι διαφορετικές γενεές αποκλίνουν και όταν η βιοφωταύγεια φωτίζει την εξελικτική ιστορία τους.

Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι η βιοφωταύγεια εξελίχθηκε ανεξάρτητα 27 φορές μεταξύ 14 μεγάλων ομάδων ψαριών, που χρονολογούνται από 150 εκατομμύρια χρόνια στην πρώιμη κρητιδική. Από τα γεγονότα αυτά, 17 από αυτά είναι αποτέλεσμα συμβίωσης με βακτήρια που παράγουν φως, αν και οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένας μεγαλύτερος συνολικός αριθμός ειδών ψαριών παράγει το δικό τους φως αντί να στηρίζεται σε βακτήρια.

"Αυτή είναι η πιο ολοκληρωμένη επιστημονική δημοσίευση για τη διανομή της βιοφωταύγειας ψαριών που γράφτηκε ποτέ και οι συγγραφείς δείχνουν ότι η βιοφωταύγεια εξελίχθηκε με τρόπο περισσότερες φορές ανεξάρτητα απ 'ό, τι είχε προηγουμένως θεωρηθεί", λέει η Prosanta Chakrabarty, επιμελητής ψαριών στο Μουσείο Φυσικών Επιστημών του Πανεπιστημίου της Λουιζιάνας, που δεν συμμετείχε στην έρευνα. "Τώρα που το παρόν έγγραφο λύνει το μυστήριο του πόσο εκτεταμένη φωταύγεια υπάρχει στα ψάρια, μπορούμε να αρχίσουμε να ρωτάμε πώς εξελίχθηκε η βιοφωταύγεια - που παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα στη φυσική ιστορία - και πως κάθε ανεξάρτητη εξέλιξη ήταν διαφορετική".

Πως περισσότερα ψάρια μπορούν να κάνουν το δικό τους φως από ό, τι σκεφτήκαμε