Кои са първите животни, способни да светят сами? Ново проучване предлага следа

От светулки до светещи червеи и от водорасли до калмари, огромен набор от организми са способни на чудо: те могат да генерират собствена светлина чрез процес, известен като биолуминесценция. И това не е просто красиво. Този процес е еволюирал независимо най-малко 100 пъти в природата и има десетки различни приложения - от примамване на плячка през прогонване на хищници до привличане на потенциален партньор.

Но кога животът за първи път е развил способност да свети в тъмното? В продължение на десетилетия учените вярвали, че най-старият пример за животинска биолуминесценция може да бъде намерен в миниатюрно морско ракообразно, известно като остракод, което е живяло преди 267 милиона години и е можело да свети само. Но ново проучване, публикувано в Proceedings of the Royal Society B, връща часовника на биолуминесценцията много по-назад.

Чрез изучаване на биолуминесцентна група от дълбоководни същества, наречени октокорали, учените стигат до извода, че те споделят първичен светлоносен прародител, живял преди 540 милиона години. Това създание би се появило по време на Камбрийския вчрив, период в историята на Земята на привидно свръхзаредена еволюционна дейност, при която се появяват за първи път много от основните групи животни, които познаваме днес.

„Това беше много вълнуваща и приятна изненада“, казва Даниел Делио, дълбоководен биолог от Международния университет във Флорида и водещ автор на изследването.

„Биолуминесценцията и светлинната сигнализация като цяло може да са една от най-старите форми на комуникация, за която имаме доказателства - което не беше това, което първоначално очаквахме.“

С други думи почти откакто съществуват сложни животни, има и светлини, които мигат в тъмнината на моретата и океаните по света.

Биолуминесценцията е химическа реакция на студена светлина, която изисква присъствието на луциферин - съединение, произвеждащо светлина. Някои форми на живот произвеждат сами луциферин, докато други го абсорбират от симбиотични организми или чрез поглъщане. Някои животни дори дават на бактериите или водораслите, съдържащи луциферин, удобно жилище в телата си. Но независимо от начина, по който се получава луциферин, след това той се комбинира с катализатор (обикновено луцифераза), за да генерира луминесценция, при която се излъчват различни нюанси в зависимост от това как са подредени молекулите на луциферина.

Докато различни форми на живот на сушата имат биолуминесценция, най-много биологични светлини могат да бъдат открити в океана: три четвърти от морските животни са в състояние да се осветят по някакъв начин и почти няма ограничение за тяхната креативност.

„Толкова е разнообразно и променливо“, казва Делио. В някои случаи биолуминесценцията може да обяви търсенето на партньор. Хищниците могат да използват процеса, за да заслепят и зашеметят плячката си, или да привлекат плячка в пастта си, или да действат като прожектор, за да търсят плячка.

Биолуминесценцията се използва и за защита, включително камуфлаж (като долната част на животното свети, така че да се слее с блестящите вълни на морската повърхност, например) и като примамка (отделяне на светеща част от тялото, за да отвлече вниманието на хищник), и др.

Октокоралите (Octocorals) също могат да светят в тъмното. Макар и външно подобни на колониите от коралови полипи, които изграждат кораловите рифове, тези животни имат мека структура, заедно с няколко други морфологични странности.

Целта на тяхната биолуминесценция е предмет на обсъждане. Въпреки че тези неподвижни обитатели на дълбините понякога могат да използват светлината си, за да привличат безгръбначни, които да допълнят диетата им, те светят най-осезаемо, когато бъдат побутнати — може би, за да стреснат гладен хищник.

Делио и нейните колеги искали да използват октокорали, за да опитат нещо амбициозно: да намерят най-ранния прародител, който е бил способен на биолуминесценция.

Наскоро създадено подробно октокорално еволюционно дърво, използващо генетични данни от почти 200 вида, им предоставя този шанс. Първо, те добавят някои октокорални вкаменелости с известна възраст към това дърво, за да разберат по-добре как са свързани различните линии. Също така добавят и линиите на видове, които включват живи биолуминесцентни видове. След това използват статистически анализи, за да определят колко вероятно е различните предци да са били биолуминесцентни.

В крайна сметка екипът връща часовника с 540 милиона години - обратно към времето на общия предшественик на октокоралите, създание, което почти сигурно е било способно на свети само.

Това, че биолуминесценцията може да бъде проследена до Камбрийския взрив, е елегантно откритие. „Това е моментът, когато очите започват да изчезват“, казва Джон Копли, морски еколог от Университета в Саутхемптън, който не участва в новата работа, имайки предвид животни, които са развили способността да откриват светлина. Има смисъл биолуминесценцията да се появи приблизително по същото време. „Изобщо не мисля, че е съвпадение.“

Но това първично сияние вероятно не е било използвано за днешната цел, подобна на алармата срещу крадец. „Смятаме, че това производство на светлина е по-скоро вторичен страничен продукт“, казва Делио – непреднамерен блясък, предизвикан от друга биохимична реакция. Но с течение на времето биолуминесцентните реакции „се запазват, защото започват да обслужват тази наистина важна функция на комуникация или светлинна сигнализация“.

Възможно е произходът на биолуминесценцията да датира дори по-далеч от Камбрийския взрив. Може би, поради недостига на вкаменелости, по-стари от този период, учените никога няма да разберат окончателно кога тази подводна светлина се е появила за първи път. Но благодарение на това първоначално изригване на изобилието от форми на живот днес може да освети заобикалящата ги среда – давайки на изследователите безброй възможности да изучават тази забележителна способност.

„Има още много за откриване“, казва Делио.