Новое исследование, проведённое учёными из Американского музея естественной истории, проливает свет на древнее происхождение биофлуоресценции у рыб и разнообразие ярких цветов, связанных с этим биологическим феноменом.
Результаты, опубликованные в двух статьях в журналах Nature Communications и PLOS One, показывают, что биофлуоресценция существует по крайней мере 112 миллионов лет и развивалась независимо более 100 раз, причём большинство этих событий происходило среди рыб, обитающих на коралловых рифах.
Основные выводы исследования
1. Разнообразие цветов. Исследование показывает, что биофлуоресценция у морских рыб включает в себя большее разнообразие цветов, чем сообщалось ранее, охватывая несколько длин волн зелёного, жёлтого, оранжевого и красного цветов.
2. Эволюция биофлуоресценции. Эмили Карр, ведущий автор исследования, провела всесторонний обзор всех известных биофлуоресцентных костистых рыб (телеостов) — типа костистых рыб, составляющих самую многочисленную группу позвоночных на сегодняшний день. В результате был составлен список из 459 биофлуоресцентных видов, включая 48 видов, которые ранее не были известны как биофлуоресцентные.
3. Частота эволюции. Команда также обнаружила, что виды рыб, обитающие на коралловых рифах или вблизи них, развивают биофлуоресценцию примерно в 10 раз чаще, чем нерифовые виды. Увеличение числа флуоресцентных видов произошло после вымирания в конце мелового периода (К-Pg) около 66 миллионов лет назад, когда вымерли все нептичьи динозавры.
Роль коралловых рифов
Эмили Карр отметила, что эта тенденция совпадает с подъёмом современных рифов, где доминируют кораллы, и быстрой колонизацией рифов рыбами, которая произошла после значительной потери разнообразия кораллов в вымирании К-Pg.
«Эти корреляции позволяют предположить, что появление современных коралловых рифов могло способствовать диверсификации флуоресценции у связанных с рифами костистых рыб», — сказала Карр.
Большинство из 459 известных биофлуоресцентных телеостов, о которых сообщается в этом исследовании, связаны с коралловыми рифами.
Методы исследования
Для исследования, опубликованного в PLOS One, Карр и её коллеги использовали специализированную фотоустановку с ультрафиолетовым и синим возбуждающими источниками света и эмиссионными фильтрами, чтобы изучить длины волн света, излучаемого рыбами из коллекции ихтиологии музея.
Новое исследование раскрывает гораздо большее разнообразие цветов, излучаемых телеостами, некоторые семейства которых демонстрируют по крайней мере шесть различных пиков флуоресцентного излучения, соответствующих длинам волн в нескольких цветах.
«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 видоспецифичных моделях флуоресцентного излучения», — сказал куратор музея Джон Спаркс, автор новых исследований и научный руководитель Карр.
Исследователи также отмечают, что многочисленные длины волн флуоресцентного излучения, обнаруженные в этом исследовании, могут иметь значение для идентификации новых флуоресцентных молекул, которые обычно используются в биомедицинских приложениях, включая флуоресцентную диагностику и терапию заболеваний.
Другие авторы, участвовавшие в этой работе: Рене Мартин из Музея и Университета Небраски-Линкольн; Мейсон Турман из Клемсонского университета; Карли Коэн из Калифорнийского государственного университета; Джонатан Хьюи из Университета Джорджа Вашингтона; Дэвид Грубер из Барух-колледжа и Высшей школы Городского университета Нью-Йорка; Тейт Спаркс из Университета Рутгерса.
Предоставлено Американским музеем естественной истории.