Bioluminescens udviklede sig først i dyr for mindst 540 millioner år siden, hvilket skubbede tidligere ældste daterede eksempel tilbage

Ikke tilfældigt havde Quattrini og Catherine McFadden sammen med Harvey Mudd College færdiggjort et ekstremt detaljeret, velunderstøttet evolutionært træ af oktokoralerne i 2022. Quattrini og hendes samarbejdspartnere skabte dette kort over evolutionære forhold, eller fylogeni, ved hjælp af genetiske data fra 185 arter af oktokoraler. .

Med dette evolutionære træ baseret på genetiske beviser, lokaliserede DeLeo og Quattrini derefter to oktokorale fossiler af kendte aldre i træet i henhold til deres fysiske egenskaber. Forskerne var i stand til at bruge fossilernes alder og deres respektive positioner i det evolutionære octocoral-træ til dato til at finde ud af nogenlunde hvornår octocoral-slægter splittes fra hinanden for at blive to eller flere grene.

Derefter kortlagde holdet grenene af fylogenien, der indeholdt levende bioluminescerende arter.

Med det evolutionære træ dateret og de grene, der indeholdt lysende arter mærket, brugte holdet derefter en række statistiske teknikker til at udføre en analyse kaldet forfædres tilstandsrekonstruktion.

"Hvis vi ved, at disse arter af oktokoraler, der lever i dag, er bioluminescerende, kan vi bruge statistik til at udlede, om deres forfædre var højst sandsynlige for at være bioluminescerende eller ej," sagde Quattrini. "Jo flere levende arter med den fælles egenskab, desto større er sandsynligheden for, at når du bevæger dig tilbage i tiden, at disse forfædre sandsynligvis også havde den egenskab."

Forskerne brugte adskillige forskellige statistiske metoder til genopbygning af deres forfædres tilstand, men alle nåede frem til det samme resultat:For omkring 540 millioner år siden var den fælles forfader til alle oktokoraler meget sandsynligt bioluminescerende. Det er 273 millioner år tidligere end de glødende ostracod-krebsdyr, der tidligere havde titlen på den tidligste udvikling af bioluminescens hos dyr.

DeLeo og Quattrini sagde, at octocorals' tusindvis af levende repræsentanter og relativt høje forekomst af bioluminescens tyder på, at egenskaben har spillet en rolle i gruppens evolutionære succes. Selvom dette yderligere rejser spørgsmålet om, hvad oktokoralerne præcist bruger bioluminescens til, sagde forskerne, at det faktum, at det er blevet bevaret så længe, ​​understreger, hvor vigtig denne kommunikationsform er blevet for deres fitness og overlevelse.

Nu hvor forskerne ved, at den fælles forfader til alle oktokoraler sandsynligvis allerede havde evnen til at producere sit eget lys, er de interesserede i en mere grundig redegørelse for, hvilke af gruppens mere end 3.000 levende arter, der stadig kan lyse op, og hvilke der har mistet egenskaben . Dette kunne hjælpe med at nulstille et sæt økologiske omstændigheder, der korrelerer med evnen til at bioluminescere og potentielt belyse dens funktion.

Til dette formål sagde DeLeo, at hun og nogle af hendes medforfattere arbejder på at skabe en genetisk test for at afgøre, om en octocoral art har funktionelle kopier af generne bag luciferase, et enzym involveret i bioluminescens. For arter med ukendt lysstyrke ville en sådan test gøre det muligt for forskere at få et svar på den ene eller den anden måde hurtigere og nemmere.

Bortset fra at kaste lys over oprindelsen af ​​bioluminescens, tilbyder denne undersøgelse også evolutionær kontekst og indsigt, der kan informere overvågning og forvaltning af disse koraller i dag. Octocorals er truet af klimaændringer og ressourceudvindingsaktiviteter, især fiskeri, olie- og gasudvinding og spild, og for nylig af marine mineralminedrift.

Denne forskning støtter museets Ocean Science Center, som har til formål at fremme og dele viden om havet med verden. DeLeo og Quattrini sagde, at der stadig er meget mere at lære, før videnskabsmænd kan forstå, hvorfor evnen til at producere lys først udviklede sig, og selvom deres resultater placerer sin oprindelse dybt i evolutionær tid, er der stadig mulighed for, at fremtidige undersøgelser vil opdage, at bioluminescens er endnu mere gammeldags. .

Denne undersøgelse omfatter forfattere tilknyttet Florida International University, Monterey Bay Aquarium Research Institute, Nagoya University, Harvey Mudd College og University of California, Santa Cruz.

Flere oplysninger: Udvikling af bioluminescens i Anthozoa med vægt på Octocorallia, Proceedings of the Royal Society B:Biological Sciences (2024). DOI:10.1098/rspb.2023.2626. royalsocietypublishing.org/doi … .1098/rspb.2023.2626

Journaloplysninger: Proceedings of the Royal Society B

Leveret af Smithsonian