Mieszkańcy głębin świecą od pół miliarda lat
Im intensywniej ludzie eksplorują głębiny oceanów, tym więcej znajdują przykładów zwierząt z pozornie magicznym talentem – bioluminescencją, czyli zdolnością do wytwarzania światła. Bioluminescencja jest zaskakująco powszechna, a rozmaite jej mechanizmy ewoluowały w ciągu setek milionów lat bodaj ze 100 razy. Autorzy pracy opublikowanej ostatnio w „Proceedings of the Royal Society B”, którzy prześledzili zjawisko bioluminescencji w drzewie genealogicznym koralowców ośmiopromiennych (Octocorallia), sugerują, że mogło ono wyewoluować w morzu ponad 500 mln lat temu, co czyni jego pierwsze znane wystąpienie ponad dwukrotnie starszym, niż wcześniej szacowano.
Dla zwierząt, zwłaszcza tych, które żyją w oceanie głębiej, niż dociera światło słoneczne, bioluminescencja może być absolutnie kluczowa – na przykład pozwala zwabić ofiarę i odstraszyć drapieżniki. Biolodzy wciąż usiłują poznać pełny zakres korzyści, które daje to zjawisko. „Zbadaliśmy niewielką część naszej planety. Być może istnieje o wiele więcej organizmów, które wykorzystują światło w sposób, którego jeszcze w ogóle nie rozumiemy – mówi biolożka morska Edith Widder, dyrektorka generalna organizacji non profit Ocean Research & Conservation Association. – To właśnie najbardziej intryguje mnie w bioluminescencji – jak zwierzęta wykorzystują ją do przetrwania”.
Jednak pomimo jej dzisiejszej powszechności występowanie bioluminescencji w przeszłości jest niezwykle trudne do badania, ponieważ rzadko pozostawia ślad w skamieniałościach – jeśli w ogóle się jakiekolwiek zachowały. Na przykład należące do koralowców ośmiopromiennych koralowce miękkie nie tworzą masywnych, przypominających skały raf, z których znane są koralowce, lecz budują kolonie, wydzielając miękką strukturę z osadzonymi w niej drobnymi kawałkami szkieletopodobnego materiału. Oznacza to, że pozostawiają po sobie jedynie bardzo maleńkie skamieniałości, co stanowi wyzwanie dla naukowców, którzy starają się uzyskać wgląd w ich historię.
Pomimo to zoolożka Andrea Quattrini, kuratorka działu koralowców w National Museum of Natural History w Waszyngtonie, i jej współpracownicy byli zdeterminowani, aby zrozumieć, w jaki sposób – i kiedy – bioluminescencja rozwinęła się u koralowców ośmiopromiennych. Quattrini spędziła około dekady na testowaniu żywych okazów Octocorallia pozyskanych z oceanu, umieszczając te stworzenia pod osłoną lub w ciemnym pomieszczeniu i szturchając pęsetą laboratoryjną w oczekiwaniu na światło.
Zespół Quattrini zmapował tego rodzaju wyniki w obrębie drzewa ewolucyjnego, co pokazało, jak różne współczesne koralowce ośmiopromienne są ze sobą powiązane, i pozwoliło rozważać, w których gałęziach mogło dojść bądź nie dojść do wytwarzania światła. Szukając najprostszej możliwej historii ewolucyjnej, która pasowałaby do tych obserwacji, badacze doszli do wniosku, że bioluminescencja u tych zwierząt wyewoluowała najprawdopodobniej tylko raz. Następnie wykorzystali rzadkie skamieniałości, które zostały z całą pewnością zidentyfikowane jako należące do określonych typów Octocorallia, aby osadzić drzewo ewolucyjne w czasie. Analiza ta wykazała, że pierwszy znany przypadek ewolucji bioluminescencji w środowisku morskim miał miejsce około 540 mln lat temu – znacznie wcześniej niż uprzednio szacowane 267 mln lat.
Proponowane datowanie przypada tuż przed lub w trakcie wydarzenia, które paleontolodzy nazwali eksplozją kambryjską, kiedy to nastąpiła gwałtowna dywersyfikacja biologiczna. Prawdopodobnie w tym czasie zwierzęta po raz pierwszy przeniosły się z płytkich oceanów do głębin, gdzie nie dociera światło słoneczne. To ustalenie momentu rozwoju bioluminescencji ma sens, twierdzą Quattrini i Widder, którzy zauważają, że wtedy rozwinęły się również prymitywne formy zmysłów reagujące na światło. W tym kontekście bioluminescencja stała się narzędziem komunikacyjnym dla koralowców, które mogły wykorzystywać ją do dezorientowania ofiar lub odstraszania drapieżników, czymś w rodzaju „alarmu przeciwwłamaniowego”, mówi Quattrini.
„Sądzę, że nasze badanie naprawdę świadczy, że jest to jedna z najwcześniejszych form komunikacji w oceanach – być może w ogóle jeden z najwcześniejszych sposobów komunikowania się na Ziemi – mówi Quattrini. – To fascynująca forma porozumiewania się, która w gruncie rzeczy jest dość prosta”.
Yuichi Oba, biolog z Uniwersytetu Chubu w Japonii, który zajmuje się zjawiskiem bioluminescencji, lecz nie był zaangażowany w te nowe badania, mówi, że chciałby, aby podchodzono bardziej sceptycznie do ustalenia, że bioluminescencja koralowców ośmiopromiennych nie powstała niezależnie wiele razy. Gdyby tak było, zjawisko to byłoby znacznie młodsze, niż wynika z tej nowej analizy – być może liczy ono sobie zaledwie od 400 do 200 mln lat, przypuszcza Oba, podczas gdy Quattrini utrzymuje, że wspólny mechanizm bioluminescencji u oktokorali wspiera koncepcję jednorazowej ewolucji.
Wraz ze swoim zespołem planuje ona następnie przeanalizować gen, który wytwarza lucyferazę, białko odpowiedzialne za bioluminescencję u koralowców ośmiopromiennych. Ten sam gen występuje zarówno u bioluminescencyjnych, jak i niebioluminescencyjnych oktokorali, badacze chcą więc zrozumieć, jak doszło do tego, że niektóre zwierzęta utraciły zdolność świecenia.
Tego rodzaju badania pozwolą uzyskać więcej informacji o ekosystemach pradawnej Ziemi – które dziś wydają się nam tak obce. „Wyobraźcie sobie ocean, w którym koralowce emitują światło i wodne drapieżniki polują w nocy z szeroko otwartymi oczami – mówi Oba. – Życie jest wspaniałe”.
Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.
.