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
Еще раз об убийстве Андрея Боголюбского: что рассказали кости погибшего князя?
Профессор судебной медицины поправил историков и выявил неточности древних летописей...
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Жители Анд переписали свою ДНК: почему горные индейцы пьют ядовитую воду, но чувствуют себя при этом хорошо?
По словам ученых, эволюция сделала красивый и хитрый ход. И это не иммунитет к токсинам, а нечто другое, более интересное...
Ядерный взрыв на Луне: для чего советские ученые хотели провести такой грандиозный эксперимент?
Зачем России атомный реактор на Луне и как он поможет нам добраться до Венеры?...
ФСБ рассекретило часть архивов Александра Вадиса, генерала «Смерш»: как советская контрразведка переиграла немцев на Курской дуге. И не только
Историки говорят: по биографии этого смершевца можно запросто снять несколько остросюжетных боевиков...
Почему эти меры не спасут Антарктиду: пять проектов по спасению ледников оказались провалом
Эксперт жестко проанализировал самые популярные программы по сохранению льда на Шестом континенте. Увы, они оказались невыполнимой фантастикой, причем опасно...