Биофлуоресценция рыб эволюционировала более 100 раз за 112 миллионов лет
Новые исследования под руководством учёных Американского музея естественной истории проливают свет на древнее происхождение биофлуоресценции у рыб и диапазон её ярких цветов. Результаты, подробно изложенные в двух взаимодополняющих статьях в Nature Communications и PLOS One, показывают, что биофлуоресценция существует как минимум 112 миллионов лет и с тех пор эволюционировала независимо более 100 раз. Большая часть этого разнообразия возникла у рыб, обитающих на коралловых рифах.
Исследование также выявило, что у морских рыб биофлуоресценция — процесс, при котором организм поглощает свет, преобразует и испускает его в другом цвете — демонстрирует большее разнообразие цветов, чем считалось ранее. Она охватывает несколько длин волн зелёного, жёлтого, оранжевого и красного света.
В рамках исследования для Nature Communications был проведён всесторонний обзор всех известных биофлуоресцентных костистых рыб (teleosts) — группы, составляющей подавляющее большинство современных позвоночных. В результате был составлен список из 459 биофлуоресцентных видов, включая 48 видов, о флуоресценции которых ранее не было известно. Учёные установили, что биофлуоресценция эволюционировала более 100 раз у морских костистых рыб, а её первое появление датируется примерно 112 миллионами лет назад у угрей.
Команда также обнаружила, что виды рыб, живущие на коралловых рифах или рядом с ними, эволюционируют в сторону биофлуоресценции примерно в 10 раз чаще, чем виды, не связанные с рифами. Рост числа флуоресцентных видов последовал за мел-палеогеновым (K-Pg) вымиранием около 66 миллионов лет назад, после которого произошла быстрая колонизация рифов рыбами.
«Эта тенденция совпадает с расцветом современных коралловых рифов... Эти корреляции позволяют предположить, что появление современных коралловых рифов могло способствовать диверсификации флуоресценции у ассоциированных с ними костистых рыб», — отметила ведущий автор исследований Эмили Карр.
Для исследования в PLOS One учёные использовали специализированную фотосъёмку с ультрафиолетовым и синим возбуждающим светом и эмиссионными фильтрами, чтобы изучить длины волн, испускаемые рыбами из коллекции музея. Работа выявила гораздо большее разнообразие испускаемых цветов, чем сообщалось ранее: некоторые семейства демонстрируют как минимум шесть различных пиков флуоресцентного излучения, соответствующих длинам волн разных цветов.
«Замечательное разнообразие, которое мы наблюдали у широкого спектра этих флуоресцентных рыб, может означать, что эти животные используют невероятно разнообразные и сложные системы сигнализации, основанные на видовоспецифичных паттернах флуоресцентного излучения», — сказал соавтор исследований Джон Спаркс.
Исследователи также отмечают, что многочисленные длины волн флуоресцентного излучения, обнаруженные в этом исследовании, могут иметь значение для идентификации новых флуоресцентных молекул, которые регулярно используются в биомедицинских приложениях, включая флуоресцентную диагностику и терапию заболеваний.