最近的基因组研究表明,萤火虫的生物发光早于它们的毒性特征,可能是作为对氧化应激的反应而进化的。
基因组分析推翻了关于萤火虫起源的主流假说。以前,人们认为,通常被称为萤火虫的萤科(Lampyridae)甲虫家族最初进化出明亮的光,作为向捕食者宣传其毒性的警告信号,后来被用作交配信号。这个解释可以解释为什么卵、幼虫和蛹也会发光。
萤火虫生物发光的遗传学见解
研究人员甄莹(音译)和他的同事们通过编制萤火虫的家谱,并追踪使萤火虫有毒的化合物 —— lucibufagins的进化,对传统的智慧进行了验证。该团队从中国不同地点收集了16种萤科昆虫的新鲜样本,以及两个相关物种,他们将这些样本与先前的收集物和遗传数据一起进行了分析。总的来说,作者汇编了41个物种的基因组水平数据。对于每个物种,作者还使用液相色谱-质谱法寻找lucibufagins。
萤火虫的生物发光与毒素存在
他们的研究表明,lucibufagins只在萤火虫的一个亚科中发现,而生物发光在整个家族中广泛存在,这有力地表明这种毒素是在生物发光发展之后进化而来的。
关于萤火虫起源的新假说
那么,为什么萤火虫开始发光呢?萤火虫生物发光的底物荧光素,先前已被证明具有抗氧化特性。甄莹和他的同事们发现,萤火虫的祖先是在一个历史时期进化和多样化的,在这个时期,大气中的氧气水平在Toarcian Oceanic缺氧事件之后从历史最低点持续上升。
作者还指出,发光的千足虫被认为最初是为了应对炎热干燥环境中的氧化应激而进化出生物发光的,这表明萤火虫可能遵循了类似的路径。
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