Parapriacanthus ransonneti nuota in un acquario
MANABU BESSHO-UEHARA
Nel mondo della bioluminescenza, è comune per gli organismi ottenere luciferina—la piccola molecola necessaria per produrre luce—dalla loro dieta. Gli scienziati hanno ipotizzato che i pesci bioluminescenti producano la propria luciferasi, l’enzima che catalizza la reazione che fa brillare la luciferina., Ma in uno studio pubblicato questa settimana (8 gennaio) su Science Advances, i ricercatori hanno dimostrato che una specie di pesci costieri genera luce usando sia luciferina che luciferasi catturate dalla sua preda bioluminescente, un piccolo crostaceo noto come ostracode.
Questo lavoro “sfida la nostra visione di come percepiamo la bioluminescenza dei pesci”, afferma David Gruber, un biologo marino della City University di New York che non è stato coinvolto nello studio., “In passato, pensavamo che il pesce producesse entrambi i componenti della bioluminescenza o solo uno dei componenti, ma questo è un esempio del fatto che non ne fanno nessuno e li ottengono entrambi dalla loro dieta. Mi piace sempre quando esce un giornale che ci mostra un’angolazione che non conoscevamo prima.”
Come studente laureato presso l’Università di Nagoya in Giappone, Manabu Bessho-Uehara aveva deciso di studiare l’evoluzione della bioluminescenza., Dice che ci sono più di 200 generi di pesci che brillano, e uno studio del 2016 ha indicato che la bioluminescenza è sorta indipendentemente almeno 27 volte nei pesci marini. “La cosa divertente è che nessuno ha identificato i geni della luciferasi da nessuno dei pesci, quindi è da lì che volevo iniziare”, dice lo scienziato Bessho-Uehara, che ora è un postdoc presso il Monterey Bay Aquarium Research Institute in California.,
Un lavoro precedente aveva dimostrato che i pesci del genere Parapriacanthus, pesci di acque poco profonde trovati al largo della costa del Pacifico occidentale e degli Oceani indiani, sequestrano la luciferina dalle loro prede nei loro organi di luce, ma si credeva che stessero facendo il proprio enzima luciferasi. Così, quando Bessho-Uehara ei suoi colleghi in Giappone hanno cercato un gene luciferasi nel genoma Parapriacanthus ransonneti, si aspettavano di trovare un gene di pesce che codifica una proteina di pesce., Invece, hanno scoperto che la proteina luciferasi negli organi di luce che corrono lungo la parte inferiore del pesce era identica all’enzima prodotto dagli ostracodi che questi pesci mangiano.
I ricercatori non hanno trovato alcun gene che codifica luciferasi nel genoma dei pesci, indicando che gli animali invece sequestrano la proteina dalla loro dieta., Per testare questa ipotesi, il team di ricerca ha alimentato il pesce cibo non incandescente per un massimo di un anno, con conseguente perdita della loro luminescenza. Poi hanno dato da mangiare ai pesci una specie diversa di ostracodi incandescenti. Dopo alcune settimane sulla nuova dieta, i pesci erano di nuovo in grado di brillare. I ricercatori hanno anche trovato peptidi che corrispondevano alla luciferasi degli ostracodi di nuova introduzione nei loro organi di luce.,
“Quando ne ho sentito parlare per la prima volta ero un po’ scettico, ma fanno una storia molto convincente che questo sta davvero usando la luciferasi rubata alla loro preda”, dice Edith Widder, il fondatore della Ocean Research& Conservation Association che non ha partecipato allo studio. Spiega che è sorprendente che l’enzima luciferasi, che è una molecola abbastanza grande e complessa, possa essere assorbito dal sistema digestivo e non degradato al punto in cui non è più funzionale, un’osservazione che gli autori evidenziano pure.,
“Ecco perché inizialmente ero così scettico quando ho sentito parlare di questo perché non riuscivo a immaginare come fosse possibile”, dice. “Mi hanno convinto che è quello che sta succedendo qui e quindi apre molte altre domande su come questo stia effettivamente accadendo. È solo un’innovazione evolutiva fenomenale.”
In futuro, Bessho-Uehara ei suoi colleghi continueranno la ricerca di geni luciferasi pesce. Hanno anche in programma di indagare su come la proteina entra nelle cellule del pesce e se altri pesci bioluminescenti utilizzano o meno una strategia simile.,
“Poiché questo si è evoluto in modo indipendente tante volte, i meccanismi con cui questo funziona possono essere molto diversi da un lignaggio a un altro lignaggio”, dice Matt Davis, un biologo della St. Cloud State University in Minnesota che non ha partecipato al lavoro. “Dimostra solo che, anche se sappiamo molto su quali lignaggi stanno producendo ed emettendo la luce, abbiamo ancora molto da imparare su come funziona effettivamente.”
M. Bessho-Uehara et al., “Cleptoproteina bioluminescenza: Parapriacanthus pesce ottenere luciferasi da ostracod preda,” Science Advances, doi:10.,1126 / sciadv.aax4942, 2020.
Abby Olena è una giornalista freelance con sede in Alabama. Trovala su Twitter @ abbyolena.