Η προέλευση της βιοφωταύγειας
Ένα βιοφωταυγές κοράλλι λάμπει μπλε στο σκοτάδι.Ένα οκτακοράλιο του γένους Lepidisis που λάμπει στον πυθμένα της θάλασσας. (MBARI/YouTube).
Η βιοφωταύγεια στη Γη εξελίχθηκε πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια, σύμφωνα με μελέτη.
Στις πιο σκοτεινές γωνιές του πλανήτη, όπου το φως του Ήλιου δεν αγγίζει ποτέ, μπορούν ακόμα να βρεθούν απόκοσμες λάμψεις, φωτίζοντας τις σκιές.
Αυτή είναι η βιοφωταύγεια, μια αξιοσημείωτη ικανότητα που έχει εξελιχθεί, ξεχωριστά, τουλάχιστον 94 φορές σε όλη την ιστορία της ζωής στη Γη. Οι βιοφωταυγείς οργανισμοί μπορούν να αξιοποιήσουν χημικές αντιδράσεις για να παράγουν μια δική τους λάμψη, ένα εργαλείο που χρησιμοποιείται για διάφορους σκοπούς από τα διάφορα πλάσματα που τη χειρίζονται.
Οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει αυτό το εργαλείο στην παλαιότερη γνωστή εξελικτική του προέλευση: μια κατηγορία κοραλλιών που ονομάζονται Octocorallia στα βάθη του ωκεανού κατά την Κάμβρια περίοδο, πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια. Αυτή είναι περισσότερο από διπλάσια ηλικία από την προηγούμενη κατόχου του τίτλου, ένα μικροσκοπικό καρκινοειδές βαθέων υδάτων που έζησε πριν από 267 εκατομμύρια χρόνια .
«Λοιπόν, το ερώτημα ήταν πότε ανέπτυξαν αυτή την ικανότητα;»
Τα οκτοκόραλα είναι ένα συναρπαστικό σύνολο πλασμάτων.
Όπως και άλλα κοράλλια, αποτελούνται από πολύποδες που συγκεντρώνονται για να σχηματίσουν μια αποικία, συχνά ζώντας σε ένα πλαίσιο φτιαγμένο από τις ασβεστοποιημένες εκκρίσεις τους.
Ωστόσο, τα οκτοκοράλλια, τα οποία παίρνουν το όνομά τους από την οκταπλάσια συμμετρία των πολύποδων, έχουν πιο μαλακούς σκελετούς από τους άκαμπτους συγγενείς τους.
Φωτεινά λαμπερά στελέχη κοραλλιών σε μαύρο χρώμα. Το οκτακοράλιο από μπαμπού Isidella sp . εμφανίζει βιοφωταύγεια στις Μπαχάμες το 2009 ( Sönke Johnsen ).
Μερικά από αυτά είναι επίσης γνωστό ότι λάμπουν με βιοφωταύγεια, αλλά ο λόγος γι' αυτό είναι λίγο μυστήριο, καθώς το κάνουν μόνο όταν διαταράσσονται.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι μπορεί να είναι δόλωμα για το θήραμα ή για να έρθουν τα αρπακτικά ζώα και να φάνε τα μικρότερα ψάρια που τρέφονται με τα κοράλλια και τα καταστρέφουν.
Επειδή τα κοράλλια είναι από τους παλαιότερους οργανισμούς στον πλανήτη και τα οκτοκοράλλια είναι γνωστό ότι λάμπουν, η DeLeo και οι συνάδελφοί της σκέφτηκαν ότι αυτοί οι οργανισμοί μπορεί να είναι το καλύτερο μέρος για να αναζητήσουν την πρώιμη προέλευση της βιοφωταύγειας.
Οι βάσεις είχαν ήδη τεθεί σε εφαρμογή, με ένα λεπτομερές οικογενειακό δέντρο οκτοκοραλλών να δημοσιεύεται το 2022 , χρησιμοποιώντας γενετικά δεδομένα από 185 taxa οκτοκοραλλών.
Το επόμενο βήμα ήταν να εντοπιστούν οι γενεαλογικές γραμμές γνωστών ειδών βιοφωταυγών οκτοκοραλλιών, τα οποία συλλέχθηκαν στο πλαίσιο επιτόπιας έρευνας που διεξήγαγαν οι θαλάσσιοι βιολόγοι Manabu Bessho-Uehara του Πανεπιστημίου Nagoya στην Ιαπωνία και Andrea Quattrini του Ινστιτούτου Smithsonian.
Οι εξερευνητικές τους προσπάθειες στον πυθμένα εντόπισαν προηγουμένως άγνωστη βιοφωταύγεια σε πέντε τύπους οκτακορραλλίων - μια ανακάλυψη που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν για το επόμενο βήμα, μια ανάλυση που ονομάζεται ανακατασκευή της προγονικής κατάστασης.
«Αν γνωρίζουμε ότι αυτά τα είδη οκτακοράλων που ζουν σήμερα είναι βιοφωταυγή, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε στατιστικά στοιχεία για να συμπεράνουμε εάν οι πρόγονοί τους ήταν πολύ πιθανό να είναι βιοφωταυγείς ή όχι», εξήγησε ο Quattrini .
«Όσο περισσότερα ζωντανά είδη έχουν το κοινό χαρακτηριστικό, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα, καθώς κινείστε πίσω στο χρόνο, και αυτοί οι πρόγονοι πιθανότατα να είχαν κι αυτοί αυτό το χαρακτηριστικό».
Η ομάδα ανέπτυξε αρκετές διαφορετικές στατιστικές αναλύσεις και όλες έδωσαν ένα παρόμοιο αποτέλεσμα: Η βιοφωταύγεια εμφανίστηκε για πρώτη φορά στον κοινό πρόγονο όλων των οκτοκοραλλιών πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια.
Εκείνη την εποχή, η πολυκύτταρη ζωή ήταν ακόμα στα σπάργανα, αλλά υπήρχαν θαλάσσια ασπόνδυλα με μάτια ικανά να ανιχνεύουν φως που μοιράζονταν τον Κάμβριο ωκεανό.
Η εμφάνιση της βιοφωταύγειας ταυτόχρονα υποδηλώνει μια αλληλεπίδραση μεταξύ των ειδών κάποιου είδους και θα μπορούσε να βοηθήσει στην κατανόηση του γιατί εξελίχθηκε η ικανότητα.
Αλλά απομένει ένα άλλο τεράστιο ερώτημα.
Αν ο κοινός πρόγονος των χιλιάδων ειδών οκτακορραλλίων που ζουν σήμερα είχε βιοφωταύγεια, γιατί τόσο λίγοι την έχουν τώρα; Και πώς την έχασαν;
Αυτό είναι το επόμενο βήμα, και θα μπορούσε να ρίξει περισσότερο φως στην παράξενη οικολογία του Κάμβριου ωκεανού.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences .
Μια προηγούμενη έκδοση αυτού του άρθρου δημοσιεύτηκε τον Απρίλιο του 2024.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα sciencealert
περισσότερα,
Evolution of bioluminescence in Anthozoa with emphasis on Octocorallia Open Access- Manabu Bessho-Uehara , Steven H.D. Haddock; Catherine S. McFadden ; Andrea M. Quattrini
https://royalsocietypublishing.org/rspb/article/291/2021/20232626/104523/Evolution-of-bioluminescence-in-Anthozoa-with
https://www.sciencealert.com/bioluminescence-on-earth-evolved-over-500-million-years-ago-study-finds