Parapriacanthus ransonneti pływać w akwarium
MANABU BESSHO-UEHARA
w świecie bioluminescencji organizmy często pobierają z diety lucyferynę—małą cząsteczkę potrzebną do wytwarzania światła. Naukowcy postawili hipotezę, że ryby bioluminescencyjne wytwarzają własną lucyferazę, enzym katalizujący reakcję powodującą świecenie lucyferyny., Ale w badaniu opublikowanym w tym tygodniu (styczeń 8) W Science Advances, naukowcy wykazali, że gatunek ryb przybrzeżnych generuje światło za pomocą zarówno lucyferyny, jak i lucyferazy przechwyconych z bioluminescencyjnej zdobyczy, małego skorupiaka znanego jako ostracod.
ta praca „kwestionuje nasze spojrzenie na to, jak postrzegamy bioluminescencję ryb”, mówi David Gruber, biolog morski Z City University of New York, który nie był zaangażowany w badania., „W przeszłości myśleliśmy, że albo ryby same wytwarzają oba składniki bioluminescencji, albo tylko jeden ze składników, ale jest to przykład, że nie wytwarzają żadnego z nich i nie pobierają obu z diety. Zawsze uwielbiam, gdy wychodzi gazeta, która pokazuje nam kąt, którego wcześniej nie znaliśmy.”
jako absolwent Uniwersytetu w Nagoi w Japonii, Manabu Bessho-Uehara postanowił zbadać ewolucję bioluminescencji., Twierdzi, że istnieje ponad 200 rodzajów ryb, które świecą, a badanie z 2016 roku wykazało, że bioluminescencja powstała niezależnie co najmniej 27 razy w rybach morskich. „Zabawne jest to, że nikt nie zidentyfikował genów lucyferazy z żadnej ryby, więc od tego chciałem zacząć”, mówi naukowcowi Bessho-Uehara, który jest teraz postdoc w Monterey Bay Aquarium Research Institute w Kalifornii.,
poprzednie prace wykazały, że ryby z rodzaju Parapriacanthus, ryby płytkowodne znalezione u wybrzeży zachodniego Pacyfiku i oceanów indyjskich, sekwestrują lucyferynę ze swojej ofiary w swoich narządach świetlnych, ale wierzono, że wytwarzają własny enzym lucyferazy. Kiedy Bessho-Uehara i jego współpracownicy w Japonii szukali genu lucyferazy w genomie Parapriacanthus ransonneti, spodziewali się znaleźć gen kodujący białko ryb., Zamiast tego odkryli, że białko lucyferazy w narządach świetlnych biegnących wzdłuż spodu ryby było identyczne z enzymem wytwarzanym przez ostrakody, które zjadają te ryby.
badacze nie znaleźli genu kodującego lucyferazę w genomie ryb, co wskazuje, że zwierzęta zamiast sekwestrować białko z ich diety., Aby przetestować tę hipotezę, zespół badawczy karmił ryby nie świecące pokarm przez okres do roku, co spowodowało utratę ich luminescencji. Następnie karmiły ryby różnymi gatunkami świecących ostrokrzewów. Po kilku tygodniach na nowej diecie ryby znów były zdolne do świecenia. Naukowcy odkryli również peptydy, które pasowały do nowo wprowadzonej lucyferazy ostrachodów w ich narządach świetlnych.,
„Kiedy po raz pierwszy o tym usłyszałem, byłem trochę sceptyczny, ale oni robią bardzo przekonującą historię, że to naprawdę jest przy użyciu luciferase skradzione z ich ofiary,” mówi Edith Widder, założyciel Ocean Research & Conservation Association, która nie brała udziału w badaniu. Wyjaśnia, że zaskakujące jest to, że enzym luciferase, który jest dość dużą, złożoną cząsteczką, może zostać wchłonięty przez układ trawienny i nie zdegradowany do punktu, w którym nie jest już funkcjonalny, co podkreślają również autorzy.,
„dlatego początkowo byłam tak sceptyczna, gdy o tym usłyszałam, bo nie mogłam sobie wyobrazić, jak to możliwe” – mówi. „Przekonali mnie, że o to tutaj chodzi, więc otwiera to wiele innych pytań na temat tego, jak to się dzieje. To fenomenalna innowacja ewolucyjna.”
w przyszłości Bessho-Uehara i jego koledzy będą kontynuować poszukiwania genów lucyferazy ryb. Planują również zbadać, w jaki sposób białko dostaje się do komórek ryby i czy inne ryby bioluminescencyjne stosują podobną strategię.,
„ponieważ tak wiele razy ewoluowało to niezależnie, mechanizmy, dzięki którym to działa, mogą być zupełnie różne od jednej linii do drugiej linii”, mówi Matt Davis, biolog z St.Cloud State University w Minnesocie, który nie brał udziału w pracy. „To po prostu pokazuje, że chociaż wiemy wiele o tym, które linie produkują i emitują światło, nadal mamy wiele do nauczenia się o tym, jak to naprawdę działa.”
M. Bessho-Uehara i in., „Kleptoprotein bioluminescence: parapriacanthus fish obtain luciferase from ostracod prey,” Science Advances, doi:10.,1126 / / align = „center” / 2,4942
Abby Olena jest niezależną dziennikarką z Alabamy. Znajdź ją na Twitterze @ abbyolena.