進(jìn)化雜談

生物發(fā)光是一種奇妙現(xiàn)象，但它的起源卻一直很模糊。近日發(fā)表在《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)B卷》上的一項(xiàng)最新研究披露了這一奧秘。美國(guó)史密森國(guó)家自然歷史博物館的科學(xué)家指出，發(fā)光生物可追溯到至少5.4億年前，海洋無(wú)脊椎動(dòng)物八射珊瑚當(dāng)時(shí)已進(jìn)化出了這種能力。

發(fā)光源于體內(nèi)的熒光素酶

八射珊瑚為海洋無(wú)脊椎動(dòng)物，且是已知最古老生物發(fā)光動(dòng)物群體之一，它們體內(nèi)有一種熒光素酶，能催化產(chǎn)生光的化學(xué)反應(yīng)。

現(xiàn)生的八射珊瑚中存在著許多具有發(fā)光特性的物種，包括軟珊瑚、海扇、海筆等。與硬珊瑚一樣，八射珊瑚也是一種微小的群體性珊瑚蟲，它們通常是在受到碰撞或其他干擾時(shí)才發(fā)光。研究表明，現(xiàn)生八射珊瑚擁有發(fā)光物種越多，說(shuō)明它們祖先具有這種特征的可能性就越高。

然而長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)界一直認(rèn)為最古老的生物發(fā)光實(shí)例，來(lái)自某種介形綱的小型海洋甲殼類生物，它們?cè)?.67億年前就能點(diǎn)亮自己的身體。

為此，科學(xué)家通過(guò)對(duì)八射珊瑚近200種遺傳基因數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，制作了詳細(xì)的八射珊瑚進(jìn)化樹。在該項(xiàng)研究中，科學(xué)家還將不同年代且已知年齡的八射珊瑚化石添加到進(jìn)化樹上，以便更好地闡明各物種的親緣聯(lián)系。他們還繪制了以現(xiàn)生具有生物發(fā)光特性的八射珊瑚物種為特征的系統(tǒng)發(fā)育分支。之后，科學(xué)家又進(jìn)行多種統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，重建了八射珊瑚的祖先狀態(tài)。最終得出結(jié)果：大約5.4億年前，所有八射珊瑚的共同祖先很可能是生物發(fā)光體。這比之前被稱為最早生物發(fā)光的甲殼類動(dòng)物早了2.73億年。

發(fā)光或是生物間的“語(yǔ)言”

科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，生物發(fā)光最早或產(chǎn)生在漆黑的深海中，幾乎與復(fù)雜動(dòng)物同時(shí)誕生。八射珊瑚的生物發(fā)光特性被保留數(shù)億年的事實(shí)表明，這種特性可能賦予了物種某種進(jìn)化優(yōu)勢(shì)。

實(shí)際上，生物發(fā)光是一種生存選擇?？茖W(xué)家以章魚為例，通過(guò)顯微鏡觀察它的發(fā)光器官橫截面時(shí)，發(fā)現(xiàn)了吸盤特有肌肉環(huán)的殘余，這是已經(jīng)進(jìn)化為發(fā)光器官的吸盤。由此，章魚利用發(fā)光吸盤吸引配偶和食物，進(jìn)而結(jié)束底棲生活，到更開放的海洋中去生存。而原本用于攀附巖石和貝類的吸盤失去作用，功能逐漸退化，但該部位的突變被選擇留下，這就是吸盤進(jìn)化為發(fā)光器官的原理。

光是一種“語(yǔ)言”，用于溝通交流。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，生物發(fā)光以及一般光信號(hào)，或是生物間最古老的交流方式之一。于是，“光語(yǔ)言”作為一種謀生手段在演化中遺傳下來(lái)。

另外，光還是一種能量，生物的生存策略有一個(gè)最基本的共同點(diǎn)：在維持生命的正?；顒?dòng)中，最大限度地去節(jié)省能量。因此，主動(dòng)發(fā)光必定是發(fā)光生物生存的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

生物發(fā)光歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，幾億年的演化使越來(lái)越多的生物具有發(fā)光功能，這種現(xiàn)象不僅可以幫助各類生物在生存競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)和優(yōu)勢(shì)，也使人類大受裨益，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在工程、化學(xué)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。

（作者系中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員、南京古生物博物館名譽(yù)館長(zhǎng)）

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