Учените са изследвали мъжките Aquatica leii, вид светулки, които живеят в китайските оризища.
© Шинхуа ФуВсяко лято светулките се издигат във вечерното небе в неземна проява на биолуминесценция, излъчваща нюанси на електриково зелено, жълто, оранжево и дори синьо. Известни са повече от 2000 вида светулки, всеки със свой собствен уникален модел на излъчване на светлина и различно оформени светлинни органи.
Но чудили ли сте се как тези светещи насекоми правят това, което правят? Защото учените са се чудили и сега са открили два ключови гена, които позволяват това да се случи.
„Има две перли в короната на изследването на светулките“, казва Шинхуа Фу, биолог от Университета на Селскостопанския университет в Ухан, Китай.
Вижте повече
Светулките изчезват, но вие можете да помогнете да ги защитим
Експертите предлагат съвети как да направите дом за любимите светулки, биолуминесцентни насекоми, в собствения си заден двор – от създаването на микрообитание до това да държите...
Първата е как ларвите на светулките развиват своите светлинни органи. Втората е как възрастните могат да контролират тези органи толкова прецизно, например като ги включват и изключват в модели, подобни на морзовата азбука, когато наблизо има съблазнителен партньор.
В ново проучване, публикувано в Nature Communications, Фу и неговият съавтор, Шинлай Джу, разчитат генома на светулката Aquatica leii, открита в оризища в Китай.
Така те могат да се фокусират върху два ключови гена - Alabd-B и AlUnc-4, отговорни за формирането, активирането и позиционирането на светлинния орган на този вид светулка. Това е изненадващо, тъй като тези два гена, за които вече е известно, че подпомагат развитието на светулка, никога не са били свързвани с биолуминесценция.
Находката, казва Фу, може да помогне на учените най-накрая да разберат как тези бръмбари са развили способността да светят.
Откритието важно и защото светулките по целия свят намаляват, казва Фу. Сега 18 вида са изправени пред изчезване само в САЩ и много повече в световен мащаб поради комбинация от светлинно замърсяване, употреба на пестициди, загуба на местообитание и други фактори.
Тайната на светулката
Фу е откривателят на Aquatica leii и изучава вида от 2000 г. насам, като дори създава колония в плен в лабораторията, която произвежда до 600 000 светулки годишно. Тази популация му позволява да засили изследването на точния 24-часов прозорец от време веднага след формирането на какавидата, когато се развиват светлинните им органи за живота като възрастни.
По време на изследването Фу и Джу започват да променят генома на тези насекоми, за да видят какъв ефект се постига чрез изключване на определени гени. Те откриват, че през етапа на какавида светулката активира своите гени Alabd-B и AlUnc-4, които карат светещия орган да се развие в правилната позиция в корема.
Според Джин Ки Уен, биохимик и директор на Института за взаимодействие между растенията и човека в Североизточния университет в Бостън, новото изследване е „впечатляващо“ заради използването на усъвършенствани геномни инструменти и анализи.
Нещо повече, Уен, който не участва в изследването, казва, че то полага основите за разбиране на това как общият предшественик на светулките е кооптирал тези два гена, за да произвежда светлина.
Все пак има много предизвикателства пред еволюционните разширяването на изследвания. От една страна отглеждането на светулки е много по-трудно от отглеждането на мишки, плодови мушици или други обичайно изследвани животни. От друга е сложността на ухажването при светулките.
Нещо повече, изследването е ограничено само до мъжки екземпляри от един вид - A. leii, което означава, че този път на развитие остава сравнително неизследван в половината популация - женските. Фу планира да поправи това в последващо проучване.