Biyolüminesans, bilim adamlarının önceden düşündüğünden 300 milyon yıl önce evrimleşmiş olabilir

Deniz solucanları, bazı denizanaları, deniz turşuları ve daha fazlası dahil olmak üzere pek çok deniz organizması, biyolüminesans adı verilen bir süreç yoluyla ruhani bir ışıltı yayabilir. Bu ışık üretiminin evrimsel kökenleri bir sır olarak kalmaya devam ediyor, ancak uluslararası bir bilim insanı ekibi, biyolüminesansın ilk olarak en az 540 milyon yıl önce, yani daha önce inanıldığından yaklaşık 300 milyon yıl önce, oktokol adı verilen bir grup deniz omurgasızında evrimleşmiş olabileceğini buldu. Bu yeni zaman çizelgesi, bilim adamlarının biyolüminesansın köken hikayesini çözmelerine yardımcı olabilir. Bulgular dergide 23 Nisan’da yayınlanan bir çalışmada ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Kraliyet Cemiyeti B Tutanakları.

Biyolüminesans nedir?

Biyolüminesan organizmalar kimyasal reaksiyonlar yoluyla ışık üretir. Bu yetenek doğada bağımsız olarak en az 94 kez gelişmiştir. Biyolüminesans, iletişim, kur yapma, kamuflaj ve avlanma dahil olmak üzere birçok hayvan davranışında rol oynar. Ateşböcekleri, ateşböcekleri ve hatta karadaki bazı mantar türleri de biyolüminesan organizmalar olarak kabul edilir.

Araştırmanın ortak yazarı ve Smithsonian Doğa Tarihi Müzesi’nin mercan küratörü Andrea Quattrini, yaptığı açıklamada, “Kimse bunun neden ilk olarak hayvanlarda evrimleştiğini tam olarak bilmiyor” dedi.

Hayvanlardaki biyolüminesansın en eski tarihli örneğinin yaklaşık 267 milyon yıl önce, ostrakod adı verilen mukus dolu senkronize çiftleşme dansıyla bilinen küçük deniz kabuklularında olduğuna inanılıyordu, ta ki bu yeni araştırma zamanı geriye çevirene kadar.

Sekiz köşeli bir evrim ağacı

Araştırmada ekip, hayvanlarda ilk kez ne zaman ortaya çıktığına dair ipuçları aramak için sekizgenlerin evrimsel tarihine baktı. Octocoral’lar, deniz yelpazelerini, deniz kalemlerini ve yumuşak mercanları içeren eski ve sıklıkla biyolüminesan bir canlı hayvan grubudur. Tıpkı sert mercanlar gibi, oktokoller de resif yapısı oluşturan küçük kolonyal poliplerdir, ancak esas olarak yumuşak gövdelidirler ve taşlı değildirler. Parıldayan sekizgenler genellikle vurulduklarında veya başka bir şekilde rahatsız edildiklerinde yanarlar. Ekibe göre bu durum, ışık üretme yeteneklerinin kesin işlevini bir parça bulmaca haline getiriyor

[Related: These newly discovered bioluminescent sea worms are named after Japanese folklore.]

Çalışmanın ortak yazarı ve Smithsonian Ulusal Doğa Tarihi Müzesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Danielle DeLeo, “Biyolüminesansın kökeninin zamanlamasını bulmak istedik ve sekizgenler, gezegende biyolüminesans yaptığı bilinen en eski hayvan gruplarından biridir” dedi. ifade. “Peki soru şuydu: Bu yeteneği ne zaman geliştirdiler?”

2022’de oluşturulan, sekizgenlerin ayrıntılı bir evrim ağacına yöneldiler. Evrimsel ilişkilerin (veya soyoluşun) bu haritası, sekizyüzlülerin 185 farklı türünden alınan genetik verileri kullandı. Ekip daha sonra fiziksel özelliklerine göre yaşları bilinen iki oktokol fosilini ağacın içine yerleştirdi. Fosillerin yaşlarını ve evrim ağacındaki ilgili konumlarını kullanarak, oktokol soylarının ne zaman iki veya daha fazla dal haline gelecek şekilde ayrıldığını kabaca belirleyebildiler. Ekip sonuçta günümüzde yaşayan, bilinen tüm biyolüminesans türlerini içeren evrimsel ilişkilerin haritasını çıkardı.

Ekip, bu evrim ağacı ve biyolüminesans türleri içeren dalların etiketlenmesiyle, türler arasındaki ilişkileri analiz etmek için ataların durumunun yeniden yapılandırılması adı verilen istatistiksel bir teknik kullandı.

Quattrini, “Bugün yaşayan bu oktokol türlerinin biyolüminesans olduğunu biliyorsak, atalarının biyolüminesans olma ihtimalinin yüksek olup olmadığı sonucunu çıkarmak için istatistikleri kullanabiliriz” dedi. “Ortak özelliğe sahip ne kadar çok canlı türü varsa, zamanda geriye gidildikçe bu ataların da muhtemelen bu özelliğe sahip olma olasılığı o kadar yüksek olur.”

Birden fazla farklı istatistiksel yöntemin tümü aynı sonuca ulaştı. Yaklaşık 540 milyon yıl önce, tüm sekizgenlerin ortak atası büyük olasılıkla biyolüminesanslıydı. Bu, daha önce hayvanlardaki biyolüminesansın en eski evrimsel örneği olarak kabul edilen ostrakod kabuklularından yaklaşık 273 milyon yıl öncedir.

Ekibe göre, sekizgenlerin binlerce canlı türü ve nispeten yüksek biyolüminesans oranı, parlamanın grubun evrimsel başarısında rol oynadığını gösteriyor. Bu, octocoral’ların biyolüminesansı ne için kullandıklarını tam olarak cevaplamasa da, bu kadar uzun süredir perakende satışta olması, bu iletişim biçiminin onların hayatta kalması için ne kadar önemli hale geldiğini gösteriyor.

Koruma etkileri

Ekip artık tüm sekizgenlerin ortak atasının muhtemelen kendi iç parıltısını üretebileceğini bildiğinden, grubun bilinen 3.000’den fazla canlı türünden hangisinin hala biyolüminesanslı olduğunu ve hangilerinin bu özelliği kaybetmiş olduğunu daha kapsamlı bir şekilde saymak istiyorlar. mesai. Bu onların biyolüminesansla ilişkili bir dizi ekolojik koşulu belirlemelerini ve potansiyel olarak işlevine biraz ışık tutmalarını sağlayabilir.

Ekip aynı zamanda bir oktokoral türün, biyolüminesansla ilgili bir enzim olan lusiferaz genlerinin fonksiyonel kopyalarına sahip olup olmadığını belirlemek için bir genetik test üzerinde de çalışıyor. Gelecekteki çalışmalar, biyolüminesansın çok daha eski olduğunu ve mercanların evrimsel tarihine gömülü olduğunu bile gösterebilir.

[Related: Surprise! These sea cucumbers glow.]

Çalışma aynı zamanda günümüz okyanuslarındaki oktokolların izlenmesine ve yönetilmesine yardımcı olabilecek evrimsel içgörüye de işaret ediyor. Şu anda maden madenciliği, balıkçılık, petrol ve gaz çıkarma ve sızıntıları ve insan kaynaklı iklim değişikliği nedeniyle tehdit altındalar.

Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi (NOAA) geçtiğimiz günlerde gezegenin şu anda kayıtlara geçen dördüncü küresel mercan ağartma olayını yaşadığını ve giderek ısınan okyanuslardan kaynaklanan ısı stresi nedeniyle son 10 yılda ikinci kez gerçekleştiğini doğruladı. Octocoral’lar, sert mercanların aşırı sıcaklıklar altında ağartabileceği şekilde beyazlatabilirler. Biyolüminesansı nasıl kullandıkları hakkında daha fazla bilgi edinmek, bilim adamlarının yaşam alanlarını daha iyi tanımlamalarına ve davranışlarını izlemelerine yardımcı olabilir. Genetikleri ve hayatta kalmak için neye ihtiyaç duydukları hakkında daha iyi bilgi sahibi olmak, bu deniz organizmaları için daha iyi koruma politikalarına da yol açabilir.