https://frosthead.com

כמה שיותר דגים יכולים להאיר בעצמם מאשר חשבנו

מרבית תושבי השטח מכירים את הביומלומינצנציה רק ​​בהקשר של גחליליות. אך תופעת טבע זו נפוצה בהרבה מאלה שנפלאות הכנפיים המאפשרות. הרוב המוחלט של היצורים הביומלומיננטיים בכוכב הלכת נמצא למעשה באוקיאנוס, החל מחיידקים ועד מדוזות לכרישים.

אך בעוד שמדענים ידעו שדגים רבים הם בעלי אור-ביו-לומינסנטים, הם יכלו רק לנחש עד כמה ייצור אור נפוץ בקרב בעלי החיים הללו. כעת, מחקרים חדשים חושפים תוצאות מפתיעות: עד 80 אחוז מהדגים מקופצי הקרן החיים במים הפתוחים - החל מדגני הים השוכנות בים עמוק ועד דגי פנס השוכנים בשונית אלמוגים - מאירים בעצמם אור. מה שכן, התופעה התפתחה באופן עצמאי באותה קבוצה 27 פעמים. כפי שמדווחים החוקרים ב- PLOS ONE, שכיחות גבוהה בלתי צפויה זו מרמזת כי עבור דגים, הפקת האור שלהם היא יותר מסתם תחבולה מסודרת - עליה להיות גם עם יתרונות משמעותיים.

"העובדה שביולוגיה מתפתחת כל כך הרבה פעמים מעידה שהיא משרתת חשיבות ביולוגית חזקה", אומר מתיו דייויס, ביולוג מאוניברסיטת סנט קלוד סטייט במינסוטה שהוביל את המחקר. "אנו גם חושבים שההתפתחות החוזרת ונשנית של ביומילינצנציה הייתה קריטית לגיוון המינים [בסביבות הים העמוק והמי התיכון."

לגבי דג, פעולת ההדלקה בפועל תלויה בתערובת DIY של כימיקלים שתוצאתם הסופית היא פוטונים, או על ידי איחוד חיידקים מועילים הדואגים לתאורה בתמורה למקלט. דגים מסתמכים על ביומילינסקנס למספר משימות חשובות, החל ממציאת טרף ועד הימנעות מלהפוך לטרף, וחיפוש אחר בני זוג לתקשורת באמצעות דפוסי הברקה ספציפיים, כמו גחליליות. "זה מרגש כי אם יש לך שינויים בתקשורת עם אור, יש לך פוטנציאל לבידוד גנטי, " אומר דייוויס.

מגוון הדרכים בהן הביולוגיה מתבטאת כוללים אברי עיניים מיוחדים המסייעים לחבר'ה קטנים להבחין בטורפים, משקולות שנקודות הקצה הבהירות שלהם משמשות כפתיונות, והארת נגד - או באמצעות ביומינסקנס כדי להסתיר צללית כהה כנגד אור זורם למטה. וכמה מינים שאינם מהקופסה מבחינה אבולוציונית אף יורים בגו ביומלומנטנטי כדי להסיח את דעתם של טורפים.

איש ממפלגה (פוריצ'יטיס) שפולט אור מצילומי פנים גחון. בנוסף לזוהר באטרקטיביות, דגי המפלגה מפורסמים גם בזמזם הקולני המשמש בחיזור. (מאט דייוויס) דג הפנס מקבל את שמו מהחיידקים הפולטים האור הנמצאים באיברים שמתחת לעיניו. (מאט דייוויס) דג שפירית שחורה (Stomias atriventer) מונח על בטנו פוטופורות ביומינצנטיות. (ליאו סמית ') שפירית שחורה משומרת (Idiacanthus) עם גוש ביומלומנטנטי. (מאט דייוויס) מדג כסף מכסף עם בטן ביומילינצנטרית. (ליאו סמית ')

בעוד שסקרים קודמים זיהו קבוצות דגים ביומלומינצנטיות, איש מעולם לא בחן את התופעה בהקשר של ההיסטוריה האבולוציונית של כולם. דייוויס ועמיתיו ניתחו מקטעי גנים גרעיניים מיטוכונדריאליים ועשרה, שנרכשו באמצעות מחקרי עבר ומאגרי נתונים פתוחים, עבור 301 קבוצות טקסונומיות של דגים מקופצי קרן, קבוצה הכוללת כמעט את כל הדגים בעולם. הם השתמשו בשיטות סטטיסטיות כדי לשחזר כמה פעמים התפתחות ביולומינסקנס עצמאית. שיטות אלה העריכו גם לפני כמה זמן התבדלו שושלות שונות, וכאשר הביומינסקנס הבהיר את ההיסטוריה האבולוציונית שלהן.

התוצאות חשפו כי הביומלומינסקנציה התפתחה באופן עצמאי 27 פעמים בקרב 14 קבוצות דגים מרכזיות, שתוארכו 150 מיליון שנה לערך הקרטיקון הקדום. מבין האירועים הללו, 17 מהם הם תוצאה של סימביוזה עם חיידקים המייצרים אור, למרות שהחוקרים גילו שמספר גדול יותר של מיני דגים מייצרים את האור שלהם במקום להסתמך על חיידקים.

"זהו הפרסום המדעי המקיף ביותר על התפלגות ביולוגיות הדגים שנכתבו אי פעם, והמחברים מראים כי הביומלנסנציות התפתחה בצורה יותר פעמים באופן עצמאי ממה שחשבו בעבר", אומר פרוסנטה צ'קרברטי, אוצר דגים במוזיאון המדעי הטבעי באוניברסיטת לואיזיאנה, שלא היה מעורב במחקר. "כעת, לאחר שמאמר זה פותר את התעלומה עד כמה אור הזוהר נפוץ אצל דגים, נוכל להתחיל לשאול כיצד התפתחה הביומיננסנס - שנשארה אחת השאלות הגדולות בהיסטוריה הטבעית - ואיך כל התפתחות עצמאית הייתה שונה."

כמה שיותר דגים יכולים להאיר בעצמם מאשר חשבנו