生物发光最早于 5.4 亿年前在无脊椎动物中进化

发表在《英国皇家学会学报 B》上的一项研究显示，生物体激活自然光源的时间比之前认为的要早近 3 亿年。

来自史密森尼国家自然历史博物馆的一组科学家利用基因数据和统计模型证明，生物发光——即生物体通过化学反应产生光的能力——最早于 5.4 亿年前在一种名为八射珊瑚的海洋无脊椎动物中进化产生。

寻找生物发光

八射珊瑚——或称软珊瑚——是小型多角形生物，它们为自己创造了一个由软结构组成的网络式居所。相比之下，硬珊瑚体型更大，并建造更坚硬的结构作为居所。

在这项研究之前，人们认为生物发光最早出现在约 2.67 亿年前的一种名为介壳虫的小型海洋甲壳类动物中。该性状已被证明在自然界独立进化了 94 次。

那么为什么选择八射珊瑚？

研究小组关注八射珊瑚的原因有三个。首先，八射珊瑚是已知最早“发光”的生物之一。其次，与它们相关的基因数据非常丰富。最后，研究小组成员在该生物体研究方面拥有丰富的经验，包括使用 185 个物种的数据完成了进化谱系图。

该团队通过统计学确定每个分支产生生物发光物种的概率，在此基础上构建了该谱系图。他们从两块已知年代的八射珊瑚化石入手，将它们放在八射珊瑚谱系图上，绘制出包含与生物发光相关的基因的支，然后使用统计技术追溯古代分支也包含该性状的概率。

“我们曾以为该性状会追溯到很古老的时期，但它追溯得这么远，真是‘意外之喜’，”参与该研究的博物馆研究助理 Danielle DeLeo 说。

“我们假设该性状会相当古老，因为它们是一类古老的动物，并且在该群体中非常普遍，”DeLeo 说。然后他们进行了多项测试来试图反驳他们的发现——但结果仍然成立。

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尽管生物发光的“何时和如何”现在已得到更好的理解，但研究人员仍未最终确定“为何”。科学家将生物发光与伪装、求偶和交流等行为联系起来，但这只是理论。“目前珊瑚中的功能有点神秘，”DeLeo 说。

“发光很可能可以吸引猎物到软珊瑚，或者充当警报器，”DeLeo 说。“当你碰到这些珊瑚的枝干时，它们会发出这种生物发光，以警告潜在的捕食者。”

然而，这种功能似乎过于复杂，不至于这么早就进化出来。一些科学家推测，生物发光是保护细胞免受压力的化学过程的副产品。然后，随着生物体变得越来越复杂，它们保留了该功能，因为它在其他方面也很有用。

该团队的工作为研究这种分歧设定了一个更早的起点。

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在加入 Discover Magazine 之前，Paul Smaglik 曾担任 20 多年的科学记者，专注于美国生命科学政策和全球科学职业问题。他最初在报纸行业工作，后来转向科学杂志。他的作品曾发表在《科学新闻》、《科学》、《自然》和《科学美国人》等出版物上。