Геномный анализ опроверг основную гипотезу о светлячках
В Китае биолог Ин Чжэнь с коллегами изучили геном светлячков и в результате опровергли распространённое мнение о том, что свечение (биолюминесценция) этих насекомых возникло как защитный механизм — чтобы сигнализировать об их ядовитости другим животным.
Генетическое исследование показало, что биолюминесценция светлячков предшествовала их ядовитости и, возможно, развилась как реакция на окислительный стресс.
Ранее наука верила, что семейство жуков, известное как светляки (Lampyridae), изначально развили свои «лампочки» как предупреждающий сигнал, объявляющий о токсичности желающим перекусить ими. И лишь позднее у огоньков якобы появилась вторая функция — они будто бы стали сигналами о готовности к спариванию. Сторонники идеи с предупреждением о ядовитости попытались логично объяснить, почему у этих жуков также светится на разных стадиях потомство: яйца, личинки и куколки.
Исследователь Ин Чжэнь с коллегами решили перепроверить общепринятую точку зрения и составили генеалогическое древо светлячков (на второй иллюстрации). Затем они проследили, как с ходом эволюции у этого семейства жуков изменялись люцибуфагины, то есть специфические «ядохимикаты».

Биологи собрали свежие образцы 16 видов светляков по всему Китаю, а также поймали два родственных вида насекомых. Новые образцы подвергли анализу вместе с ранее собранными коллекциями и генетическими данными. В общей сложности авторы исследования рассмотрели генетическую информацию 41 вида насекомых. И у видов по отдельности авторы также выявляли люцибуфагины с помощью высокотехнологичного оборудования.
Оказалось, что люцибуфагины свойственны только одному подсемейству (группе видов) светлячков. А вот биолюминесценция как таковая широко распространена во всём семействе этих мерцающих существ. Этот факт убедительно свидетельствует о том, что токсин возник уже после приобретения биолюминесценции, а способность светиться — древнее.
Итак, отчего же светляки впервые «вздумали» светиться? Ранее стало известно, что люциферин, от которого зависит биолюминесценция, отличается также антиоксидантным действием, то есть нейтрализует реакцию окисления живых тканей. Ин Чжэнь с коллегами обнаружили, что предки светлячков эволюционировали и разделялись на виды в течение эпохи, когда уровень кислорода в атмосфере продолжал расти вслед за историческим минимумом. Минимум этот представлял собой значительное падения уровня кислорода в океане в начале юрского периода. Экологическая катастрофа примерно 183 миллиона лет назад привела к вымиранию множества животных. Среди возможных её причин называют как вулканические процессы, так и потепление климата.
Исследователи светлячков предположили, что древние многоножки первыми приобрели свечение, чтобы противостоять окислительному стрессу в жаркой и сухой среде. Так возникло предположение, что светлячки пошли по аналогичному пути.
Итак, новое исследование показало, что биолюминесценция у светлячков возникла как реакция на окислительный стресс, то есть в результате негативного воздействия кислорода. Такая реакция организма на кислород привела к эволюции их токсичных соединений, люцибуфагинов, которые на самом деле встречаются только у некоторых видов светлячков.
Генетическое исследование показало, что биолюминесценция светлячков предшествовала их ядовитости и, возможно, развилась как реакция на окислительный стресс.
Ранее наука верила, что семейство жуков, известное как светляки (Lampyridae), изначально развили свои «лампочки» как предупреждающий сигнал, объявляющий о токсичности желающим перекусить ими. И лишь позднее у огоньков якобы появилась вторая функция — они будто бы стали сигналами о готовности к спариванию. Сторонники идеи с предупреждением о ядовитости попытались логично объяснить, почему у этих жуков также светится на разных стадиях потомство: яйца, личинки и куколки.
Исследователь Ин Чжэнь с коллегами решили перепроверить общепринятую точку зрения и составили генеалогическое древо светлячков (на второй иллюстрации). Затем они проследили, как с ходом эволюции у этого семейства жуков изменялись люцибуфагины, то есть специфические «ядохимикаты».

Биологи собрали свежие образцы 16 видов светляков по всему Китаю, а также поймали два родственных вида насекомых. Новые образцы подвергли анализу вместе с ранее собранными коллекциями и генетическими данными. В общей сложности авторы исследования рассмотрели генетическую информацию 41 вида насекомых. И у видов по отдельности авторы также выявляли люцибуфагины с помощью высокотехнологичного оборудования.
Оказалось, что люцибуфагины свойственны только одному подсемейству (группе видов) светлячков. А вот биолюминесценция как таковая широко распространена во всём семействе этих мерцающих существ. Этот факт убедительно свидетельствует о том, что токсин возник уже после приобретения биолюминесценции, а способность светиться — древнее.
Итак, отчего же светляки впервые «вздумали» светиться? Ранее стало известно, что люциферин, от которого зависит биолюминесценция, отличается также антиоксидантным действием, то есть нейтрализует реакцию окисления живых тканей. Ин Чжэнь с коллегами обнаружили, что предки светлячков эволюционировали и разделялись на виды в течение эпохи, когда уровень кислорода в атмосфере продолжал расти вслед за историческим минимумом. Минимум этот представлял собой значительное падения уровня кислорода в океане в начале юрского периода. Экологическая катастрофа примерно 183 миллиона лет назад привела к вымиранию множества животных. Среди возможных её причин называют как вулканические процессы, так и потепление климата.
Исследователи светлячков предположили, что древние многоножки первыми приобрели свечение, чтобы противостоять окислительному стрессу в жаркой и сухой среде. Так возникло предположение, что светлячки пошли по аналогичному пути.
Итак, новое исследование показало, что биолюминесценция у светлячков возникла как реакция на окислительный стресс, то есть в результате негативного воздействия кислорода. Такая реакция организма на кислород привела к эволюции их токсичных соединений, люцибуфагинов, которые на самом деле встречаются только у некоторых видов светлячков.
- Дмитрий Ладыгин
- wikipedia.org; academic.oup.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...