Parapriacanthus ransonneti svømme i et akvarium
MANABU BESSHO-UEHARA
I verden av bioluminescence, det er vanlig for organismer å få luciferin—den lille molekylet som trengs for å lage lys—fra kostholdet. Forskere har en hypotese om at bioluminescent fisk lage sine egne luciferase, enzymet som catalyzes den reaksjon som fører til luciferin til å gløde., Men i en studie publisert denne uken (8. januar) i Vitenskap, Fremskritt, forskere viste at en art av kyst fisk genererer lys ved hjelp av både luciferin og luciferase tatt fra sin bioluminescent byttedyr, et lite krepsdyr som er kjent som en ostracod.
Dette arbeidet «utfordrer vår oppfatning av hvordan vi oppfatter fisk bioluminescence,» sier David Gruber, en marinbiolog ved City University of New York som ikke var involvert i studien., «I det siste, tenkte vi enten fisken er gjort både av komponentene i bioluminescence seg selv eller kun én av komponentene, men dette er et eksempel på dem gjør ingen av dem, og få dem både fra kostholdet. Jeg digger det når papiret kommer ut som viser oss en vinkel som vi ikke hadde kjent før.»
Som en graduate student ved Nagoya University i Japan, Manabu Bessho-Uehara hadde satt ut for å studere utviklingen av bioluminescence., Han sier at det er mer enn 200 arter av fisk som glød, og 2016 studien indikerte at bioluminescence har oppstått uavhengig minst 27 ganger i marin fisk. «Det som er morsomt er ingen identifisert luciferase gener fra noen av fiskene, så det er der jeg ønsket å starte,» Bessho-Uehara, som nå er en postdoc ved Monterey Bay Aquarium Research Institute i California, forteller Forskeren.,
Tidligere arbeid hadde vist at fisk i slekten Parapriacanthus, grunt vann med fisk som finnes utenfor kysten av vest-Stillehavet og det Indiske Hav, sequester luciferin fra sine byttedyr i sitt lys organer, men det ble antatt at de var å lage sine egne enzymet luciferase. Så når Bessho-Uehara og hans kolleger i Japan så for en luciferase gen i Parapriacanthus ransonneti genom, de forventet å finne en fisk genkode en fisk protein., I stedet oppdaget de at luciferase protein i lys organer som kjører langs undersiden av fisken var identisk med enzym som produseres av ostracods disse fiskene spiser.
forskerne fant ingen genkode luciferase i fisk genom, noe som indikerer at dyrene i stedet sequester protein fra kostholdet., For å teste denne hypotesen, forskerteamet matet fisken ikke-glødende mat for opptil et år, noe som resulterer i et tap av deres verdien. Deretter blir de matet fisken en annen art av glødende ostracods. Etter noen uker på den nye dietten, fisken ble igjen i stand til glødende. Forskerne fant også peptider som matchet den nylig introduserte ostracods’ luciferase i sitt lys organer.,
«Når jeg først hørte om det, jeg var litt skeptisk, men de gjør en meget overbevisende historie om at dette virkelig er med luciferase stjålet fra deres byttedyr, sier Edith Widder, grunnleggeren av Ocean Research & Conservation Association som ikke deltar i studien. Hun forklarer at det er overraskende at enzymet luciferase, som er en ganske store, komplekse molekyler, kan tas opp av fordøyelsessystemet og ikke reduseres til et punkt der det ikke lenger er funksjonell, en observasjon som de forfatterne som godt.,
«Det er derfor jeg var i utgangspunktet så skeptisk da jeg hørte om dette, fordi jeg kunne ikke helt forestille meg hvordan det var mulig, sier hun. «De har overbevist meg om at det er det som skjer her og så det åpner opp en masse andre spørsmål om hvordan dette faktisk skjer. Det er bare en fenomenal evolusjonære innovasjon.»
I fremtiden, Bessho-Uehara og hans kolleger vil fortsette å lete etter fisk luciferase gener. De planlegger også å undersøke hvordan proteinet kommer inn i fisken celler og hvorvidt andre bioluminescent fisken bruker en lignende strategi.,
«Fordi dette har utviklet seg uavhengig av hverandre så mange ganger, de mekanismene som er i arbeid kan være ganske forskjellige fra den ene linjen til en annen ætt,» sier Matt Davis, en biolog ved St. Cloud State University (universitet i Minnesota som ikke deltok i arbeidet. «Det går bare for å vise at selv om vi vet mye om hvilke linjer produserer og sender ut lyset, vi har fortsatt mye å lære om hvordan dette faktisk fungerer.»
M. Bessho-Uehara et al., «Kleptoprotein bioluminescence: Parapriacanthus fisk få luciferase fra ostracod byttedyr,» Vitenskapens Fremskritt, doi:10.,1126/sciadv.aax4942, 2020.
Abby Olena er frilansjournalist med base i Alabama. Finner henne på Twitter @abbyolena.