Parapriacanthus ransonneti simma i ett akvarium
MANABU BESSHO-UEHARA
i bioluminescensens värld är det vanligt att organismer får luciferin—den lilla molekylen som behövs för att göra ljus—från kosten. Forskare har hypoteser att bioluminescent fisk gör sitt eget luciferas, enzymet som katalyserar reaktionen som orsakar luciferin att glöda., Men i en studie som publicerades i veckan (8 januari) i vetenskapliga framsteg visade forskare att en art av kustfisk genererar ljus med både luciferin och luciferase som fångats från sitt bioluminescerande Byte, ett litet kräftdjur som kallas en ostracod.
detta arbete ”utmanar vår syn på hur vi uppfattar fiskbioluminescens”, säger David Gruber, en marinbiolog vid City University of New York som inte var inblandad i studien., ”Tidigare trodde vi antingen att fisken gjorde båda komponenterna i bioluminescens själva eller bara en av komponenterna, men det här är ett exempel på att de inte gjorde någon av dem och fick dem båda från kosten. Jag älskar det alltid när ett papper kommer ut som visar oss en vinkel som vi inte hade känt förut.”
som doktorand vid Nagoya University i Japan hade Manabu Bessho-Uehara bestämt sig för att studera utvecklingen av bioluminescens., Han säger att det finns mer än 200 släkten fisk som lyser, och en 2016-studie visade att bioluminescens har uppstått oberoende minst 27 gånger i marina fiskar. ”Vad är roligt är ingen identifierade luciferase gener från någon av fisken, så det är där jag ville börja,” Bessho-Uehara, som nu är en postdoc vid Monterey Bay Aquarium Research Institute i Kalifornien, berättar forskaren.,
tidigare arbete hade visat att fisk i släktet Parapriacanthus, grundvattenfisk som hittades utanför kusten i västra Stilla havet och Indiska Oceanen, sequester luciferin från sitt byte i sina ljusorgan, men man trodde att de gjorde sitt eget luciferasenzym. Så när Bessho-Uehara och hans kollegor i Japan letade efter en luciferasgen i Parapriacanthus ransonneti genom, förväntade de sig att hitta en fiskgen som kodade ett fiskprotein., Istället upptäckte de att luciferasproteinet i de lätta organen som löper längs fiskens undersida var identiskt med det enzym som produceras av ostracodsna som dessa fiskar äter.
forskarna fann ingen genkodning luciferas i fiskgenomet, vilket indikerar att djuren istället sekvenserar proteinet från kosten., För att testa denna hypotes matade forskargruppen fisken icke-glödande mat i upp till ett år, vilket resulterade i en förlust av deras luminescens. Sedan matade de fisken en annan art av glödande ostracods. Efter några veckor på den nya kosten kunde fisken igen glöda. Forskarna fann också peptider som matchade det nyligen introducerade ostracods luciferas i sina ljusorgan.,
”När jag först hörde om det var jag lite skeptisk, men de gör en mycket övertygande historia att detta verkligen använder luciferase stulen från sitt byte”, säger Edith Widder, grundaren av Ocean Research & Conservation Association som inte deltog i studien. Hon förklarar att det är förvånande att luciferasenzymet, som är en ganska stor, komplex molekyl, kan tas upp av matsmältningssystemet och inte försämras till den punkt där det inte längre är funktionellt, en observation som författarna framhäver också.,
”det var därför jag ursprungligen var så skeptisk när jag hörde om detta eftersom jag inte riktigt kunde föreställa mig hur det var möjligt”, säger hon. ”De har övertygat mig om att det är vad som händer här och så öppnar det många andra frågor om hur detta faktiskt händer. Det är bara en fenomenal evolutionär innovation.”
i framtiden kommer Bessho-Uehara och hans kollegor att fortsätta sökandet efter fisk luciferasgener. De planerar också att undersöka hur proteinet kommer in i fiskens celler och huruvida andra bioluminescent fiskar använder en liknande strategi eller inte.,
”eftersom detta har utvecklats självständigt så många gånger kan mekanismerna genom vilka detta fungerar vara helt annorlunda än en härstamning till en annan härstamning”, säger Matt Davis, en biolog vid St.Cloud State University i Minnesota som inte deltog i arbetet. ”Det visar bara att även om vi vet mycket om vilka linjer som producerar och avger ljuset, har vi fortfarande mycket att lära oss om hur det faktiskt fungerar.”
M. Bessho-Uehara et al., ”Kleptoprotein mareld: Parapriacanthus fisken luciferas från ostracod byte,” Vetenskapens Framsteg, doi:10.,1126/sciadv.aax4942, 2020.
Abby Olena är en frilansjournalist baserad i Alabama. Hitta henne på Twitter @abbyolena.