Większość mieszkańców lądu zna bioluminescencję tylko w kontekście świetlików. Ale to naturalne zjawisko jest znacznie bardziej rozpowszechnione niż te skrzydlate cuda. Ogromna większość stworzeń bioluminescencyjnych na planecie faktycznie znajduje się w oceanie, od bakterii przez meduzę po rekiny.
Ale chociaż naukowcy wiedzieli, że wiele ryb jest bioluminescencyjnych, mogli jedynie zgadywać, jak powszechna jest produkcja światła wśród tych zwierząt. Teraz nowe badania ujawniają zaskakujące wyniki: nawet 80 procent ryb płetwiastych żyjących w wodach otwartych - od żabnic żyjących w głębinach morskich po ryby latające żyjące na rafach koralowych - wytwarza własne światło. Co więcej, zjawisko ewoluowało niezależnie w tej grupie 27 razy. Jak informują naukowcy w PLOS ONE, ta nieoczekiwanie wysoka częstość implikuje, że dla ryb wytwarzanie własnego światła jest czymś więcej niż tylko zgrabną sztuczką - musi również przynieść znaczące korzyści.
„Fakt, że bioluminescencja ewoluowała tak wiele razy, wskazuje, że ma ona duże znaczenie biologiczne”, mówi Matthew Davis, biolog z St. Cloud State University w Minnesocie, który prowadził badanie. „Uważamy również, że powtarzająca się ewolucja bioluminescencji była kluczowa dla dywersyfikacji gatunków [w] środowiskach głębinowych i głębinowych.”
W przypadku ryb faktyczny akt zapalania zależy od mieszanki chemikaliów DIY, których efektem końcowym są fotony, lub też poprzez współpracę z pomocnymi bakteriami, które opiekują się oświetleniem w zamian za schronienie. Ryby polegają na bioluminescencji w szeregu ważnych zadań, od znalezienia ofiary po unikanie stania się ofiarą i poszukiwanie partnerów do komunikacji poprzez określone migające wzory, takie jak świetliki. „To ekscytujące, ponieważ jeśli masz zmiany w komunikacji ze światłem, masz potencjał do izolacji genetycznej”, mówi Davis.
Różnorodne sposoby przejawiania się bioluminescencji obejmują specjalne narządy oczu, które pomagają maluchom dostrzec drapieżników, sztangę, której jasne punkty końcowe działają jak przynęty, i przeciwoświetlenie - lub użycie bioluminescencji do ukrycia ciemnej sylwetki przed spływającym światłem. Niektóre ewolucyjnie nieszablonowe gatunki strzelają nawet do mazi bioluminescencyjnych, aby odwrócić uwagę drapieżników.
Pomocnik (Porichthys) emitujący światło z brzusznych fotoforów. Oprócz atrakcyjnego blasku, ryba midshipman słynie również z głośnych szumów używanych w zalotach. (Matt Davis) Ryba latarki bierze swoją nazwę od bakterii emitujących światło znajdujących się w narządach pod oczami. (Matt Davis) Dragonfish z czarnym brzuchem (Stomias atriventer) ma bioluminescencyjne fotofory na brzuchu. (Leo Smith) Zakonserwowany Czarny Dragonfish (Idiacanthus) z bioluminescencyjnym brzana. (Matt Davis) Srebrny siekierka z bioluminescencyjnym brzuchem. (Leo Smith)Podczas gdy poprzednie ankiety identyfikowały bioluminescencyjne grupy ryb, nikt nigdy nie badał tego zjawiska w kontekście historii ewolucyjnej wszystkich z nich. Davis i jego koledzy przeanalizowali jeden mitochondrialny i dziesięć fragmentów genów jądrowych pozyskanych w poprzednich badaniach i otwartych bazach danych dla 301 grup taksonomicznych ryb płetwiastych, grupy obejmującej prawie wszystkie ryby świata. Zastosowali metody statystyczne, aby zrekonstruować, ile razy bioluminescencja ewoluowała niezależnie. Metody te oszacowały także, jak dawno temu różne linie były rozbieżne i kiedy bioluminescencja rozjaśniła ich historię ewolucji.
Wyniki ujawniły, że bioluminescencja ewoluowała niezależnie 27 razy wśród 14 głównych grup ryb, sięgających 150 milionów lat wstecz do wczesnej kredy. Spośród tych zdarzeń 17 z nich jest wynikiem symbiozy z bakteriami wytwarzającymi światło, chociaż naukowcy odkryli, że większa ogólna liczba gatunków ryb wytwarza własne światło, zamiast polegać na bakteriach.
„Jest to najbardziej wszechstronna publikacja naukowa na temat dystrybucji bioluminescencji ryb, jaką kiedykolwiek napisano, a autorzy pokazują, że bioluminescencja ewoluowała znacznie więcej niezależnie, niż wcześniej sądzono”, mówi Prosanta Chakrabarty, kustosz ryb w Muzeum Przyrodniczym w stanie Luizjana, który nie był zaangażowany w badania. „Teraz, gdy ten artykuł rozwiązuje zagadkę rozpowszechnienia luminescencji u ryb, możemy zacząć pytać, jak ewoluowała bioluminescencja - co pozostaje jednym z największych pytań w historii naturalnej - i jak każda niezależna ewolucja była inna”.