84
В самых темных уголках планеты, куда никогда не попадает солнечный свет, все еще можно найти жуткое сияние, освещающее тени.
Это биолюминесценция – удивительная способность, которая эволюционировала отдельно не менее 94 раз за всю историю жизни на Земле. Биолюминесцентные организмы могут использовать химические реакции, чтобы производить собственное свечение – инструмент, используемый для разных целей разными существами, обладающими им.
Теперь ученые проследили этот инструмент к его древнейшим известным эволюционным истокам: классу кораллов под названием Octocorallia в глубинах океана в Кембрии, около 540 миллионов лет назад. Это более чем вдвое превышает возраст предыдущего обладателя титула – крошечного глубоководного ракообразного, жившего 267 миллионов лет назад.
"Мы хотели выяснить время возникновения биолюминесценции, а октокоралы - одна из старейших групп животных на планете, способных к биолюминесценции", - говорит морской биолог и ведущий автор исследования Даниэль ДеЛео из Смитсоновского института и Международного университета Флориды.
"Итак, вопрос состоял в том, когда они развили эту способность?"
Октокораллы – это удивительная группа существ. Как и другие кораллы, они состоят из полипов, которые группируются вместе, образуя колонию, часто обитая на каркасе, сделанном из их кальцинированных выделений. Однако октокоралы, получившие свое название благодаря восьмикратной симметрии полипов, имеют более мягкий скелет, чем их жесткие родственники.
Известно, что некоторые из них также светятся биолюминесценцией, но причина этого несколько загадочна, поскольку они делают это только тогда, когда их беспокоят. Ученые предполагают, что это может быть приманкой для добычи или хищников, которые приходят и съедают меньших рыб, питающихся кораллами и повреждающих их.
Поскольку кораллы являются одними из самых древних организмов на планете, а октокоралы, как известно, светятся, ДеЛео и его коллеги решили, что эти организмы могут быть лучшим местом для поиска ранних утечек биолюминесценции. И основа уже была заложена: в 2022 году было опубликовано детальное родословное дерево октокоралловых, в котором были использованы генетические данные 185 октокоралловых таксонов.
Следующим шагом стало выявление и отслеживание родословных известных видов октокоралловых биолюминесцентных, собранных в рамках полевых исследований, проведенных морскими биологами Манабу Бессхо-Уэхара из Нагойского университета в Японии и Андреа Кватрини из Смитсоновского института.
Их вылазки на морское дно обнаружили ранее неизвестную биолюминесценцию у пяти типов октокоралов – открытие, которое они могут использовать для следующего шага анализа, который называется реконструкцией предкового состояния.
"Если мы знаем, что эти виды октокоралов, которые живут сегодня, являются биолюминесцентными, мы можем использовать статистику, чтобы сделать вывод, были ли их предки с высокой вероятностью биолюминесцентными или нет", - объясняет Куаттрини.
“Чем больше живых видов по этому признаку, тем выше вероятность того, что когда вы двигаетесь назад во времени, эти предки, вероятно, также имели этот признак”.
Команда провела несколько различных статистических анализов, и все они дали схожий результат: биолюминесценция впервые появилась у общего предка всех осьминогих около 540 миллионов лет назад. В то время многоклеточная жизнь еще только зарождалась, но в кембрийском океане уже существовали беспозвоночные морские с глазами, способными распознавать свет.
Появление биолюминесценции в то же время свидетельствует об определенном межвидовом взаимодействии и может помочь выяснить, почему эта способность развилась.
Но остается еще один огромный вопрос. Если общий предок тысяч живущих сегодня видов осьминогих имел биолюминесценцию, то почему так мало из них имеют ее сейчас? И как они ее потеряли? Это следующий шаг, который может пролить больше света на удивительную экологию Кембрийского океана.
