发光的鱼，古老的起源
由美国自然历史博物馆 （American Museum of Natural History） 的科学家领导的新研究揭示了鱼类生物荧光的古老起源以及这种生物现象所涉及的绚丽色彩范围。 最近发表在《自然通讯》和 PLOS One 上的两项互补研究中详细介绍了生物荧光，这些发现表明生物荧光可以追溯到至少 1.12 亿年前，从那时起，它已经独立进化了 100 多次，其中大部分活动发生在生活在珊瑚礁上的鱼。 新工作还揭示了在海洋鱼类中，生物荧光——当生物体吸收光、转化光并将其发射为不同的颜色时发生——涉及的颜色种类比以前报道的要多，跨越绿色、黄色、橙色和红色的多个波长。 “研究人员早就知道，生物荧光在海洋动物中相当普遍，从海龟到珊瑚，尤其是在鱼类中，”艾米丽说卡尔，博士 博物馆理查德·吉尔德研究生院的学生，也是这两项新研究的主要作者。 “但要真正弄清楚这些物种为什么以及如何使用这种独特的适应性——无论是为了伪装、捕食还是繁殖——我们需要了解潜在的进化故事以及目前存在的生物荧光的范围。” 对于自然通讯研究，卡尔领导了一项对所有已知生物荧光硬骨（一种硬骨鱼构成了迄今为止现存最大的脊椎动物群。 这导致了 459 种生物荧光物种的清单，其中包括 48 种以前未知的生物荧光物种。 研究人员发现，生物荧光在海洋硬骨中进化了 100 多次，估计可以追溯到大约 1.12 亿年前，第一次发生在鳗鱼身上。 该团队还发现，生活在珊瑚礁内或周围的鱼类物种会在大约是非珊瑚礁物种的 10 倍，在大约 6600 万年前白垩纪-古近纪 （K-Pg） 灭绝后，荧光物种的数量有所增加，当时所有非鸟类恐龙都灭绝了。 “这一趋势与现代珊瑚为主的珊瑚礁的兴起和鱼类在珊瑚礁的快速定居相吻合，这是在 K-Pg 灭绝中珊瑚多样性显着丧失之后发生的，”卡尔说。 “这些相关性表明，现代珊瑚礁可能促进了与珊瑚礁相关的硬骨鱼的荧光多样化。 在本研究中报告的 459 种已知的生物荧光硬骨中，大多数与珊瑚礁有关。 对于 PLOS Onestudy，Carr 和同事使用了带有紫外线和蓝光激发光以及发射滤光片的专用摄影装置来观察博物馆鱼类学藏品中鱼类发出的光的波长。 在最近收集在博物馆对所罗门群岛、格陵兰岛和泰国的十五年考察中，该研究中的标本之前观察到荧光，但其生物荧光发射的全部范围尚不清楚。 新工作揭示了硬骨动物发出的颜色比以前报道的要多得多——其中一些家族至少表现出六个不同的荧光发射峰，这些峰值对应于多种颜色的波长。 “非凡的我们在各种荧光鱼中观察到的变化可能意味着这些动物使用基于物种特异性荧光发射模式的极其多样化和复杂的信号系统，“博物馆馆长约翰·斯帕克斯 （John Sparks） 说，他是新研究的作者之一，也是卡尔的顾问。 “正如这些研究表明的那样，生物荧光在海洋鱼类中既普遍又具有令人难以置信的表型差异。 我们真正想更好地了解的是荧光在这些高度可变的海洋谱系，以及它在多元化中的作用。 研究人员还指出，本研究中发现的多种波长的荧光发射可能对识别新型荧光分子产生影响，这些分子通常用于生物医学应用，包括荧光引导的疾病诊断和治疗。 参与这项工作的其他作者包括来自博物馆和内布拉斯加大学林肯分校的 Rene Martin; 梅森·瑟曼，来自克莱姆森大学; 来自加州州立大学的 Karly Cohen; 来自乔治华盛顿大学的 Jonathan Huie; 来自纽约市立大学巴鲁克学院和研究生中心的 David Gruber; 以及罗格斯大学的 Tate Sparks。 所罗门群岛的 研究得到了美国国家科学基金会的支持，资助号为 DEB-1257555。 博物馆非常感谢达里奥基金会对首届 Explore21 探险的慷慨支持。 的博物馆的 Exlopre21 计划得到了 Katheryn P 领导层的慷慨支持。 和 Thomas L. 小肯普纳 2019 康斯坦丁 S. 尼亚尔乔斯对格陵兰岛的探险得到了斯塔夫罗斯·尼亚乔斯基金会的慷慨支持。 泰国的 研究由博物馆和美国国家科学基金会研究生研究奖学金计划资助，资助号为 DEB-1938103。 这项工作的额外资金由美国国家科学基金会提供在授权号 DGE-1746914 下。