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□ 馮偉民

生物發(fā)光是一種奇妙現(xiàn)象，但它的起源卻一直很模糊。近日發(fā)表在《英國皇家學會學報B卷》上的一項最新研究披露了這一奧秘。美國史密森國家自然歷史博物館的科學家指出，發(fā)光生物可追溯到至少5.4億年前，海洋無脊椎動物八射珊瑚當時已進化出了這種能力。

發(fā)光源于體內(nèi)的熒光素酶

八射珊瑚為海洋無脊椎動物，且是已知最古老生物發(fā)光動物群體之一，它們體內(nèi)有一種熒光素酶，能催化產(chǎn)生光的化學反應。

現(xiàn)生的八射珊瑚中存在著許多具有發(fā)光特性的物種，包括軟珊瑚、海扇、海筆等。與硬珊瑚一樣，八射珊瑚也是一種微小的群體性珊瑚蟲，它們通常是在受到碰撞或其他干擾時才發(fā)光。研究表明，現(xiàn)生八射珊瑚擁有發(fā)光物種越多，說明它們祖先具有這種特征的可能性就越高。

然而長期以來，科學界一直認為最古老的生物發(fā)光實例，來自某種介形綱的小型海洋甲殼類生物，它們在2.67億年前就能點亮自己的身體。

為此，科學家通過對八射珊瑚近200種遺傳基因數(shù)據(jù)進行研究，制作了詳細的八射珊瑚進化樹。在該項研究中，科學家還將不同年代且已知年齡的八射珊瑚化石添加到進化樹上，以便更好地闡明各物種的親緣聯(lián)系。他們還繪制了以現(xiàn)生具有生物發(fā)光特性的八射珊瑚物種為特征的系統(tǒng)發(fā)育分支。之后，科學家又進行多種統(tǒng)計學分析，重建了八射珊瑚的祖先狀態(tài)。最終得出結(jié)果：大約5.4億年前，所有八射珊瑚的共同祖先很可能是生物發(fā)光體。這比之前被稱為最早生物發(fā)光的甲殼類動物早了2.73億年。

發(fā)光或是生物間的“語言”

科學家研究發(fā)現(xiàn)，生物發(fā)光最早或產(chǎn)生在漆黑的深海中，幾乎與復雜動物同時誕生。八射珊瑚的生物發(fā)光特性被保留數(shù)億年的事實表明，這種特性可能賦予了物種某種進化優(yōu)勢。

實際上，生物發(fā)光是一種生存選擇?？茖W家以章魚為例，通過顯微鏡觀察它的發(fā)光器官橫截面時，發(fā)現(xiàn)了吸盤特有肌肉環(huán)的殘余，這是已經(jīng)進化為發(fā)光器官的吸盤。由此，章魚利用發(fā)光吸盤吸引配偶和食物，進而結(jié)束底棲生活，到更開放的海洋中去生存。而原本用于攀附巖石和貝類的吸盤失去作用，功能逐漸退化，但該部位的突變被選擇留下，這就是吸盤進化為發(fā)光器官的原理。

光是一種“語言”，用于溝通交流。簡單來說，生物發(fā)光以及一般光信號，或是生物間最古老的交流方式之一。于是，“光語言”作為一種謀生手段在演化中遺傳下來。

另外，光還是一種能量，生物的生存策略有一個最基本的共同點：在維持生命的正?；顒又?，最大限度地去節(jié)省能量。因此，主動發(fā)光必定是發(fā)光生物生存的一個重要環(huán)節(jié)。

生物發(fā)光歷史源遠流長，幾億年的演化使越來越多的生物具有發(fā)光功能，這種現(xiàn)象不僅可以幫助各類生物在生存競爭中占得先機和優(yōu)勢，也使人類大受裨益，現(xiàn)已廣泛應用在工程、化學、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域。

（作者系中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所研究員、南京古生物博物館名譽館長）

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