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
В Нью-Йорке может рухнуть 300-метровый небоскреб, причем не один
Власти твердят, что все безопасно, но статистика неумолима: более сотни жалоб, полторы сотни нарушений, больше сотни штрафов...
В мире заканчивается речной песок: чем это грозит человечеству?
Ученые говорят, что это самая не замечаемая, а оттого опасная проблема, которая уже касается миллионов людей...
Контрабандисты оккупировали Восточную Африку: зачем черных муравьев тайно вывозят в Китай и Европу?
Эксперты предупреждают: такой вывоз в итоге закончится непоправимой экологической катастрофой...
К 2060 году половина плотин в мире выйдет из строя: США — главные в черном списке
Эксперты говорят: если не принять меры, часть Соединенных Штатов может полностью опустеть...
В России снова захотели строить железную дорогу в Индию: почему не удались прошлые попытки?
Эксперты говорят: дерзкий проект мог бы принести российской казне миллиардные прибыли...
За рамками науки: дети, которые помнят свои прошлые жизни
Ученые говорят, что феномена реинкарнации нет, но факты утверждают обратное...
Кольца на деревьях раскрыли тайну гибели последней империи кочевников в Евразии
Поразительно, но падение Джунгарского ханства началось за тысячи километров от Азии, в Северной Атлантике...
Самый наглый археологический фейк в истории: итальянец 20 лет показывал туристам фальшивый амфитеатр Цезаря
Судебный процесс длилось почти десятилетие, но даже сейчас эта история очень далека от завершения...
170 миллионов черных дыр прячутся на кладбищах Млечного Пути
Ученые доказали, что в свое время эти космические объекты в буквальном смысле сбежали с места своего рождения...
Тайна огней Марфы, 150 лет не дававшая покоя ученым, похоже, разгадана
Болотный газ? Огни святого Эльма? НЛО? Ответ оказался намного проще и сложнее одновременно...
«Сувенир» от неандертальцев: секреты этих мутаций не разгаданы до конца
Они живут в ДНК 47 000 лет, но почему их совсем нет у африканцев, зато много у жителей Южной Азии...
Авокадо ежедневно меняет пол, и исследователи, наконец, выяснили, как именно
Почему селекционеры и ботаники ждали этого открытия более 100 лет?...