Большинству людей знакома биолюминесценция светлячков, но это явление встречается повсюду в океане, в том числе и у рыб. Действительно, с помощью генетического анализа авторы показывают, что биолюминесценция развивалась независимо 27 раз в 14 основных кладах рыб — группах рыб, происходящих от общего предка.
«Биолюминесценция — это способ передачи сигналов между рыбами, точно так же, как люди могут танцевать или носить яркие цвета в ночном клубе», — сказал У. Лео Смит, помощник куратора Института биоразнообразия Канзасского университета, соавтор статьи. Он добавил, что некоторые рыбы также используют биолюминесценцию в качестве маскировки.
Смит сказал, что огромное разнообразие способов, которыми костные рыбы могут использовать биолюминесценцию, — например, использование биолюминесцентных бактерий, направление света через волоконно-оптические системы или использование специализированных светоизлучающих органов — подчеркивает важность биолюминесценции для позвоночных рыб в большом пространстве. морских глубин мира называется «глубоким рассеивающим слоем».«Когда вещи развиваются независимо несколько раз, мы можем сделать вывод, что эта функция полезна», — сказал Смит. «У вас есть вся эта среда обитания, где все, что живет не наверху, не на дне океана или по краям — почти все позвоночные, живущие в открытой воде — около 80 процентов этих видов рыб являются биолюминесцентными. Итак, это говорит нам о биолюминесценции это почти необходимое условие для успеха рыб ".
Действительно, исследователь KU сказал, что наиболее распространенные виды позвоночных на планете живут в этой среде обитания и являются биолюминесцентными.«Щетинистый рот — самое многочисленное позвоночное животное на Земле», — сказал Смит. «По оценкам, в Мировом океане обитают тысячи триллионов щетинистых рыб».Смит и его коллеги Мэтью П. Дэвис из Государственного университета Сент-Клу и Джон С. Спаркс из Американского музея естественной истории обнаружили, что все исследованные ими рыбы эволюционировали в биолюминесценцию между ранним меловым периодом, примерно 150 миллионов лет назад, и кайнозойской эрой.Кроме того, команда показывает, что после того, как эволюционная линия рыб развила способность производить свет, вскоре после этого появилась тенденция к разветвлению на множество новых видов.
«Многие виды рыб размножаются, когда развивают этот признак — они дифференцируются, но мы не знаем почему», — сказал Смит. «В океане нет физических препятствий для разделения групп глубоководных рыб, так почему, например, существует так много видов рыб-удильщиков? Когда они начинают использовать биолюминесценцию для распознавания видов, они диверсифицируются на гораздо большее количество видов».Чтобы продолжить это исследование, Смит и его соавторы сейчас работают с грантом Национального научного фонда для выявления конкретных генов, связанных с производством биолюминесценции у рыб.В мае Смит и двое его коллег вернулись после того, как отправились в море с Западного побережья на арендованном KU судне, чтобы собрать образцы биолюминесцентной рыбы для анализа.
«Нам нужны свежие образцы для современных генетических подходов», — сказал он. «Мы поймем рыб и посмотрим на их мРНК, чтобы увидеть, какие гены экспрессируются. В группах, которые производят свой собственный свет, мы хотим получить мРНК от самих световых органов. С этой информацией мы можем начать отслеживать вариации внутри системы, включая возможность раскрытия того, как эта система развивалась ».