Рыбы приобретали способность светиться в ходе эволюции более 100 раз

Биофлуоресценция (излучение света живыми организмами) работает за счет поглощения высокоэнергетического коротковолнового света и его излучения в более длинноволновом спектре. Биофлуоресценция широко распространена среди морских рыб. На глубине около 150 метров проникающий солнечный свет становится практически монохромно синим (470–480 нм). В такой среде использование биофлуоресценции может быть очень эффективным для повышения видимости и контраста с окружением, например, для коммуникации с особями того же вида. Другие рыбы используют флуоресценцию для маскировки на фоне флуоресцирующих кораллов и водорослей. Ученые из США провели филогенетический анализ биофлуоресценции у рыб, опираясь на большой массив данных, опубликованных за последнее десятилетие, а также на собственные исследования.

Авторы приводят данные о 48 новых флуоресцирующих видов рыб. Вместе с ранее описанными видами на момент написания работы было известно о 459 видах рыб, обладающих биофлуоресценцией и относящихся к 87 семействам и 34 отрядам. Из них 261 вид излучает свет в красном диапазоне, 150 — в зеленом и 48 — в обоих.

Для анализа эволюционной истории биофлуоресценции авторы использовали ранее опубликованное филогенетическое древо рыб, откалиброванное по временной шкале. Среди включенных в него 613 видов для 267 описана способность к излучению света. Моделирование эволюции биофлуоресценции показало, что у последнего общего предка всех анализируемых таксонов (192,8 млн лет назад), скорее всего, не было флуоресценции (66,4% вероятности). Впервые способность к излучению света возникает у общего предка угреобразных (Anguilliformes) около 112 млн лет назад (66,8% вероятности). Следующими по давности появления биофлуоресценции оказались иглообразные (около 104 млн лет назад) и окунеобразные (около 87 млн лет назад). Ученые выявили в среднем 178,9 смен состояний. Из них в примерно 101 случае происходило приобретение, а в примерно 78 случаях — утрата способности к флуоресценции. Интересно, что число приобретений/утрат было примерно пропорционально времени, проведенному рыбами в состоянии наличия/отсутствия биофлуоресценции.

Анализ спектров флуоресценции показал, что последний общий предок угреобразных, скорее всего, излучал свет в зеленом спектре (62% вероятности), а окунеобразных — в красном (68,9% вероятности).

Авторы также изучили связь эволюции биофлуоресценции с коралловыми рифами. Оказалось, что костные рыбы, обитающие в рифах, обретают способность к свечению в процессе эволюции в 10 раз быстрее, чем рыбы, обитающие в других условиях. При этом темпы потери биофлуоресценции среди обитателей рифов также оказались выше, но всего в 1,38 раз.

Таким образом, авторы показали, что биофлуоресценция у рыб обладает сложной эволюционной историей. При этом приведенные результаты, скорее всего, не охватывают всей сложности эволюции флуоресценции — в недавней работе эта же группа исследователей подробно описала разнообразие спектров флуоресценции у рыб из 18 семейств, выделив четыре крупных диапазона излучения, а также показав высокую степень вариации внутри этих диапазонов.

Описана эволюция генов, кодирующих белки слизи у млекопитающих