Восьмилучевые кораллы первыми из животных освоили биолюминесценцию 542 миллиона лет назад

Первыми животными, освоившими биолюминесценцию, оказались восьмилучевые кораллы. Это произошло уже на рубеже кембрия, около 542 миллионов лет назад, что на 275 миллионов лет раньше предыдущих оценок. К такому выводу пришли зоологи, реконструировав признаки последнего общего предка всех современных шестилучевых кораллов. Биолюминесценция широко распространена в этой группе и сегодня — а вот родственные им шестилучевые кораллы редко проявляют способности к свечению. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Proceedings of the Royal Society B.

Многие живые организмы, от бактерий и грибов до насекомых и рыб, обладают способностью к биолюминесценции — то есть умеют производить свет за счет окисления субстратов-люциферинов при участии ферментов — люцифераз. Эта способность помогает им общаться с сородичами, привлекать добычу и защищаться от хищников. По оценкам ученых, биолюминесценция независимо возникала в разных эволюционных группах около ста раз. Например, морские лучеперые рыбы (Actinopterygii) за последние 150 миллионов лет приобретали эту способность 27 раз. А древнейшими животными, научившимися биолюминесцировать, до сих пор считались ракушковые рачки (Ostracoda). Они начали светиться в пермском периоде, около 267 миллионов лет назад.

Команда зоологов под руководством Даниэллы Делео (Danielle M. DeLeo) из Смитсоновского института решила изучить происхождение биолюминесценции у еще одной группы животных — коралловых полипов (Anthozoa). На сегодняшний день способность производить свет зафиксирована у представителей 33 родов восьмилучевых кораллов (Octocorallia) и шести родов шестилучевых кораллов (Hexacorallia). Вероятно, она помогает им подавать сигналы мутуалистическим организмам или привлекать добычу. При этом в первую очередь биолюминесценция распространена среди кораллов, которые обитают на глубинах более 200 метров, в условиях нехватки солнечного света.

Делео и ее коллеги проанализировали сведения о способностях разных видов коралловых полипов к биолюминесценции, полученные в 2014-2023 годах в ходе экспедиций к берегам Северной Америки, Ирландии и Японии. Кроме того, в выборку включили данные из научной литературы. В результате авторы уточнили предыдущие оценки и пришли к выводу, что светиться умеют представители 32 родов Octocorallia и восьми родов Hexacorallia (следует отметить, что эти группы разошлись около 770 миллионов лет назад). При этом среди шестилучевых кораллов биолюминесценция отмечена лишь в отрядах актиний (Actiniaria) и зоантарий (Zoantharia), которые отделились от остальных отрядов класса 430–515 миллионов лет назад. В четырех других отрядах Hexacorallia светящиеся виды неизвестны. Среди восьмилучевых кораллов биолюминесценция распространена намного шире, особенно у видов, населяющих глубины 500-2000 метров и около 3300 метров.

На следующем этапе исследователи провели филогенетическую реконструкцию и выяснили, что общий предок всех восьмилучевых кораллов, который жил на мелководьях около 542 миллионов лет назад, то есть за несколько миллионов лет до начала кембрия, уже обладал биолюминесценцией. Позднее многие его потомки, например, все представители отряда Malacalcyonacea, утратили способность производить свет. С другой стороны, общий предок отряда Scleralcyonacea, живший около 460 миллионов лет назад, обладал биолюминесценцией — и этот признак до сих пор широко представлен среди его потомков. В целом в группах восьмилучевых кораллов, предки которых жили на больших глубинах и умели светиться, биолюминесценция сохраняется чаще, чем в группах, имеющих мелководное происхождение. Исследователи допускают, что биолюминесценция даже каким-то образом способствовала диверсификации глубоководных кораллов.

Результаты исследования демонстрируют, что биолюминесценция появилась в царстве животных за несколько миллионов лет до начала кембрия, на 275 миллионов лет раньше, чем считалось прежде. При этом первыми светящимися животными были восьмилучевые кораллы. Возможно, способность испускать свет помогала им отпугивать врагов или подавать сигналы мутуалистам. Не исключено, что биолюминесценция появилась в качестве механизма защиты от свободных радикалов. В таком случае свечение изначально было всего лишь побочным продуктом этого процесса, но затем стало выполнять целый ряд важных функций. Исследователи также допускают, что биолюминесценция могла возникнуть еще раньше, например, у гребневиков (Ctenophora), однако чтобы понять, так ли это, нужны дополнительные данные.

Несколько лет назад ихтиологи выяснили, что черные акулы (Dalatias licha), обитающие на глубинах от двухсот до тысячи метров и достигающие длины до 1,8 метра, светятся в темноте. Таким образом, эти рыбы стали самыми крупными позвоночными, которые способны к биолюминесценции.