生物世界

进化杂谈

生物发光是一种奇妙现象，但它的起源却一直很模糊。近日发表在《英国皇家学会学报B卷》上的一项最新研究披露了这一奥秘。美国史密森国家自然历史博物馆的科学家指出，发光生物可追溯到至少5.4亿年前，海洋无脊椎动物八射珊瑚当时已进化出了这种能力。

发光源于体内的荧光素酶

八射珊瑚为海洋无脊椎动物，且是已知最古老生物发光动物群体之一，它们体内有一种荧光素酶，能催化产生光的化学反应。

现生的八射珊瑚中存在着许多具有发光特性的物种，包括软珊瑚、海扇、海笔等。与硬珊瑚一样，八射珊瑚也是一种微小的群体性珊瑚虫，它们通常是在受到碰撞或其他干扰时才发光。研究表明，现生八射珊瑚拥有发光物种越多，说明它们祖先具有这种特征的可能性就越高。

然而长期以来，科学界一直认为最古老的生物发光实例，来自某种介形纲的小型海洋甲壳类生物，它们在2.67亿年前就能点亮自己的身体。

为此，科学家通过对八射珊瑚近200种遗传基因数据进行研究，制作了详细的八射珊瑚进化树。在该项研究中，科学家还将不同年代且已知年龄的八射珊瑚化石添加到进化树上，以便更好地阐明各物种的亲缘联系。他们还绘制了以现生具有生物发光特性的八射珊瑚物种为特征的系统发育分支。之后，科学家又进行多种统计学分析，重建了八射珊瑚的祖先状态。最终得出结果：大约5.4亿年前，所有八射珊瑚的共同祖先很可能是生物发光体。这比之前被称为最早生物发光的甲壳类动物早了2.73亿年。

发光或是生物间的“语言”

科学家研究发现，生物发光最早或产生在漆黑的深海中，几乎与复杂动物同时诞生。八射珊瑚的生物发光特性被保留数亿年的事实表明，这种特性可能赋予了物种某种进化优势。

实际上，生物发光是一种生存选择。科学家以章鱼为例，通过显微镜观察它的发光器官横截面时，发现了吸盘特有肌肉环的残余，这是已经进化为发光器官的吸盘。由此，章鱼利用发光吸盘吸引配偶和食物，进而结束底栖生活，到更开放的海洋中去生存。而原本用于攀附岩石和贝类的吸盘失去作用，功能逐渐退化，但该部位的突变被选择留下，这就是吸盘进化为发光器官的原理。

光是一种“语言”，用于沟通交流。简单来说，生物发光以及一般光信号，或是生物间最古老的交流方式之一。于是，“光语言”作为一种谋生手段在演化中遗传下来。

另外，光还是一种能量，生物的生存策略有一个最基本的共同点：在维持生命的正常活动中，最大限度地去节省能量。因此，主动发光必定是发光生物生存的一个重要环节。

生物发光历史源远流长，几亿年的演化使越来越多的生物具有发光功能，这种现象不仅可以帮助各类生物在生存竞争中占得先机和优势，也使人类大受裨益，现已广泛应用在工程、化学、医疗、农业等多个领域。

（作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员、南京古生物博物馆名誉馆长）

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