Te stworzenia morskie świecą jasno dzięki sprytnym genom wytwarzającym światło.
David Gruber był na południowo-wschodnim wybrzeżu Brazylii, kiedy ocean zaczął się świecić. Wraz z dwoma kolegami testował gąbczastą rękę robota, która była przymocowana do jego łodzi podwodnej, kiedy kolonia morskich marynat pływała, świecąc charakterystycznym niebieskim światłem. „Były fascynujące” — mówi Gruber, profesor biologii w Baruch College. „Stworzenia podobne do obcych”, jak je opisał, stworzyły długą, cylindryczną strukturę, która poruszała się w wodzie jako pojedynczy organizm.
Gruber i jego zespół delikatnie złapali siedem marynat morskich za pomocą miękkiej ręki robota. Po powrocie do laboratorium umieścili je w zaciemnionym akwarium. Aby dokładniej je zbadać i stworzyć powyższy obraz, stymulowali zwierzęta — poruszając nimi lub robienie cyfrowych zdjęć z lampą błyskową — aby je rozświetlić, a także robienie zdjęć i nagrywanie filmów aparatem Sony A7s II kamera. Następnie zabrali się do pracy, przyglądając się kodowi genetycznemu zwierząt, próbując dowiedzieć się, który gen jest za to odpowiedzialny blask (Badali także zwierzęta zebrane w lipcu 2017 roku u wybrzeży wyspy Vancouver, w jednym z największych zakwitów w historii nagrany.)
Zespół opublikował ich ustalenia na początku tego tygodnia w czasopiśmie Raporty naukowe, co zdaniem naukowców jest pierwszym opisanym przypadkiem genu bioluminescencyjnego w strunowce, zwierzęta, które mają chrzęstny pręt szkieletowy podtrzymujący ich ciała na pewnym etapie ich życia.
„Ten artykuł zaczyna odkrywać niektóre tajemnice stojące za bioluminescencją strunowców” – mówi biolog Rene Martin, doktorant. kandydat z University of Kansas, który nie brał udziału w badaniu. Większość rzeczy, które wiemy o bioluminescencji u zwierząt, pochodzi z badania stworzeń bez akordów, takich jak meduzy czy plankton. Akordy, które mogą świecić, są trudne do zbadania. Często są ukryte w głębokim oceanie i rzadko wypływają na powierzchnię. Ilekroć to robią, zadziwiają tych, którzy je widzą. Na przykład ogórki morskie zachwyciły chirurga Thomasa Henry'ego Huxleya w 1851 roku, który opisał zwierzęta jako „miniaturowe słupy ognia wyłaniające się z ciemnego morza” na pokładzie korwety HMS Grzechotnik.
Naukowcy wiedzą, że ogórki morskie mają specjalne komórki zwane fotozytami, rozmieszczone jako plamki wokół ich ciał, które pozwalają im świecić. Komórki te zawierają geny zwane lucyferazami
które instruują stworzenia, aby rozpoczęły reakcję chemiczną, która stymuluje cząsteczkę zwaną lucyferyną. Ta cząsteczka uwalnia światło, gdy zwierzę jest zaniepokojone.
Znalezienie genu bioluminescencyjnego jest żmudnym zadaniem, wyjaśnia Gruber. Po zsekwencjonowaniu DNA zwierząt znaleźli kilka genów, które wyglądały, jakby mogły być lucyferazą. Wybrali jeden z najbardziej obiecujących i stworzyli syntetyczną replikę. Kiedy przetestowali gen, wprowadzając go w interakcję z lucyferyną, zespół uzyskał iskrę, której szukali.
To ekscytujące, że naukowcy odkryli gen związany z bioluminescencją, powiedział Martin z University of Kansas w e-mailu do Popular Science. Do tej pory blask innych zwierząt akordowych tłumaczono ich dietą lub symbiotycznym związkiem ze świecącymi bakteriami. W badaniu tym znaleziono gen podobny do tego u zwierząt, takich jak meduzy, co może oznaczać, że zwierzęta wykorzystujące bioluminescencję mogą mieć wspólnego przodka.
„Przez setki lat ludzie napotykali te dziwne zwierzęta, które potrafią wytwarzać własne światło jak świetliki. Wiemy, dlaczego i jak niektórzy z nich to robią, ale dla innych jest to bardzo trudne” – mówi Gruber. „Przez ponad sto lat różni naukowcy badali to zwierzę. Po prostu fajnie jest być częścią tej debaty, która trwa tak długo i dodać do niej kolejną informację.”
