https://frosthead.com

Måden mere fisk kan gøre deres eget lys end vi troede

De fleste beboere kender kun bioluminescens i forbindelse med ildfluer. Men dette naturlige fænomen er meget mere udbredt end de vingede vidundere lader til. Langt de fleste af bioluminescerende væsener på planeten findes faktisk i havet, der spænder fra bakterier til vandmænd til hajer.

Mens forskere vidste, at mange fisk er bioluminescerende, kunne de kun gætte på, hvor almindelig lysproduktion der er blandt disse dyr. Nu afslører ny forskning overraskende resultater: op til 80 procent af strålefinnede fisk, der lever i det åbne vand - fra dybhavsbeboende fiskerfisk til koralrev-bosiddende lommelygtefisk - skaber deres eget lys. Hvad mere er, fænomenet har udviklet sig uafhængigt i denne gruppe 27 gange. Som forskerne rapporterer i PLOS ONE, indebærer denne uventet høje forekomst, at det for fisker at producere deres eget lys er mere end bare et pænt trick - det må også komme med betydelige fordele.

”Det faktum, at bioluminescens udviklede sig så mange gange, indikerer, at det tjener en vis stærk biologisk betydning, ” siger Matthew Davis, en biolog ved St. Cloud State University i Minnesota, der ledede undersøgelsen. ”Vi mener også, at gentagen udvikling af bioluminescens var kritisk for artsdiversificering [i] dybhavs- og midtvandsmiljøer.”

For en fisk afhænger den faktiske oplysning enten af ​​en DIY-blanding af kemikalier, hvis slutresultat er fotoner, eller ellers ved at slå sig sammen med nyttige bakterier, der tager sig af belysning i bytte for husly. Fiskene er afhængige af bioluminescens til en række vigtige opgaver, fra at finde bytte til at undgå at blive bytte, og søge kammerater til at kommunikere gennem specifikke blinkende mønstre, som ildfluer. ”Det er spændende, fordi hvis du har ændringer i kommunikation med lys, har du potentialet for genetiske isolationer, ” siger Davis.

De forskellige måder, hvorpå bioluminescens manifesterer sig, inkluderer specielle øjeorganer, der hjælper små fyre med at få øje på rovdyr, vektstænge, ​​hvis lyse slutpunkter fungerer som lokke og modlys - eller ved at bruge bioluminescens til at skjule en mørk silhuet mod nedstrømmende lys. Og nogle evolutionære arter, der ikke er i boksen, skyder endda bioluminescerende goo for at distrahere rovdyr.

En midtskibsmand (Porichthys), der udsender lys fra ventrale fotoforer. Ud over at gløde attraktivt, er midshipman-fisken også berømt for sine høje brumme, der bruges til fængsel. (Matt Davis) Lommelygten fisk får sit navn fra de lysemitterende bakterier, der findes i organer under øjnene. (Matt Davis) En sort-maven dragonfish (Stomias atriventer) har bioluminescerende fotoforer på maven. (Leo Smith) En konserveret sort Dragonfish (Idiacanthus) med bioluminescerende barbel. (Matt Davis) En hatchetfisk af sølv med bioluminescerende mave. (Leo Smith)

Mens tidligere undersøgelser identificerede bioluminescerende grupper af fisk, undersøgte ingen nogensinde fænomenet i sammenhæng med evolutionshistorien for dem alle. Davis og hans kolleger analyserede et mitochondrial og ti nukleare genfragmenter, der er erhvervet gennem tidligere undersøgelser og åbne databaser, for 301 taksonomiske grupper af strålefinnede fisk, en gruppe, der omfatter næsten alle verdens fisk. De brugte statistiske metoder til at rekonstruere, hvor mange gange bioluminescens uafhængigt udviklede sig. Disse metoder vurderede også, hvor længe siden forskellige linjer divergerede, og når bioluminescens lysede deres evolutionære historie.

Resultaterne afslørede, at bioluminescens udviklede sig uafhængigt 27 gange blandt 14 større fiskegrupper, der stammede 150 millioner år tilbage til den tidlige kridttid. Af disse begivenheder er 17 af dem resultatet af symbiose med lysproducerende bakterier, skønt forskerne fandt, at et større samlet antal fiskearter producerer deres eget lys snarere end at stole på bakterier.

"Dette er den mest omfattende videnskabelige publikation om distribution af fiskebioluminescens, der nogensinde er skrevet, og forfatterne viser, at bioluminescens udviklede sig flere gange uafhængigt end tidligere antaget, " siger Prosanta Chakrabarty, kurator af fisk ved Louisiana State University Museum of Natural Science, der ikke var involveret i forskningen. ”Nu hvor dette papir løser mysteriet om, hvor udbredt luminescens er hos fisk, kan vi begynde at spørge, hvordan bioluminescens udviklede sig - hvilket forbliver et af de største spørgsmål i naturhistorien - og hvordan hver uafhængig udvikling var anderledes.”

Måden mere fisk kan gøre deres eget lys end vi troede