Parapriacanthus ransonneti svømme i et akvarium
MANABU BESSHO-UEHARA
I verden af bioluminescens, det er fælles for organismer for at få luciferin—den lille molekyle er nødvendigt for at gøre lyset—fra deres kost. Forskere har antaget, at bioluminescerende fisk fremstiller deres egen luciferase, det en .ym, der katalyserer reaktionen, der får luciferin til at gløde., Men i en undersøgelse, der blev offentliggjort denne uge (8. januar) i Science Advances, viste forskere, at en art kystfisk genererer lys ved hjælp af både luciferin og luciferase fanget fra dets bioluminescerende bytte, et lille krebsdyr kendt som en ostracod.
dette arbejde “udfordrer vores syn på, hvordan vi opfatter fiskebioluminescens,” siger David Gruber, en marinbiolog ved City University of ne.York, som ikke var involveret i undersøgelsen., “Tidligere troede vi enten, at fisken selv lavede begge komponenter i bioluminescens eller bare en af komponenterne, men dette er et eksempel på, at de ikke lavede nogen af dem og fik dem begge fra deres kost. Jeg elsker det altid, når et papir kommer ud, der viser os en vinkel, som vi ikke havde kendt før.”
som kandidatstuderende ved Nagoya University i Japan havde Manabu Bessho-Uehara forsøgt at studere udviklingen af bioluminescens., Han siger, at der er mere end 200 slægter af fisk, der gløder, og en 2016-undersøgelse viste, at bioluminescens er opstået uafhængigt mindst 27 gange i marine fisk. “Det, der er sjovt, er, at ingen identificerede luciferase-gener fra nogen af fiskene, så det var her, jeg ville starte,” fortæller Bessho-Uehara, der nu er postdoc ved Monterey Bay A .uarium Research Institute i Californien, til forskeren., tidligere arbejde havde vist, at fisk i slægten Parapriacanthus, lavvandede fisk fundet ud for kysten af det vestlige Stillehav og de indiske oceaner, sekvestrer luciferin fra deres bytte i deres lette organer, men man troede, at de lavede deres eget luciferase-en .ym. Så når Bessho-Uehara og hans kolleger i Japan kiggede efter en luciferase gen i Parapriacanthus ransonneti genom, de forventede at finde en fisk gen-kodning en fisk protein., I stedet opdagede de, at luciferaseproteinet i de lette organer, der løber langs fiskens underside, var identisk med det en .ym, der produceres af de ostracoder, disse fisk spiser.
forskerne fandt ingen gen-kodning luciferase i fisk genom, hvilket indikerer, at dyrene i stedet binde proteiner fra deres kost., For at teste denne hypotese fodrede forskerteamet fisken ikke-glødende mad i op til et år, hvilket resulterede i tab af deres luminescens. Derefter fodrede de fisken en anden art af glødende ostracoder. Efter et par uger på den nye kost var fisken igen i stand til at gløde. Forskerne fandt også peptider, der matchede de nyligt introducerede ostracods’ luciferase i deres lette organer.,
“Når jeg først hørte om det, jeg var lidt skeptisk, men de gør en meget overbevisende historie om, at dette virkelig er hjælp luciferase stjålet fra deres bytte,” siger Edith Widder, grundlæggeren af Ocean Research & Conservation Association, som ikke deltog i undersøgelsen. Hun forklarer, at det er overraskende, at enzymet luciferase, hvilket er et forholdsvis stort, komplekst molekyle, som kan tages op af fordøjelsessystemet og ikke nedbrydes til det punkt, hvor det ikke længere funktionel, en observation, som forfatterne fremhæver som godt.,”derfor var jeg oprindeligt så skeptisk, da jeg hørte om dette, fordi jeg ikke helt kunne forestille mig, hvordan det var muligt,” siger hun. “De har overbevist mig om, at det er det, der foregår her, og så åbner det mange andre spørgsmål om, hvordan dette rent faktisk sker. Det er bare en fænomenal evolutionær innovation.”
i fremtiden vil Bessho-Uehara og hans kolleger fortsætte søgningen efter fisk luciferase gener. De planlægger også at undersøge, hvordan proteinet kommer ind i fiskens celler, og om andre bioluminescerende fisk bruger en lignende strategi eller ej.,
“fordi dette har udviklet sig uafhængigt så mange gange, kan mekanismerne, hvormed dette fungerer, være helt forskellige fra en afstamning til en anden afstamning,” siger Matt Davis, en biolog ved St. Cloud State University i Minnesota, der ikke deltog i arbejdet. “Det viser bare, at selvom vi ved meget om, hvilke slægter der producerer og udsender lyset, har vi stadig meget at lære om, hvordan dette rent faktisk virker.”
M. Bessho-Uehara et al., “Kleptoprotein bioluminescens:Parapriacanthus fisk får luciferase fra ostracod bytte,” Science Advances, doi: 10.,1126/sciadv.AA .4942, 2020. Abby Olena er freelance journalist baseret i Alabama. Find hende på T .itter @abbyolena.