研究人员透露，鱼类生物荧光在1.12亿年里进化了100多次

一种赭色条纹的山羊鱼（Upeneus sundaicus）。图片来源：John Sparks和David Gruber

（蜘蛛网eeook.com）据美国自然历史博物馆：美国自然历史博物馆的科学家领导的一项新研究揭示了鱼类生物荧光的古老起源以及这种生物现象中涉及的明亮颜色的范围。最近发表在《自然通讯》和《公共科学图书馆·综合》上的两项互补研究详细介绍了这一发现，这两项研究表明，生物荧光至少可以追溯到1.12亿年前，自那以后，它已经独立进化了100多次，其中大部分活动发生在生活在珊瑚礁上的鱼类身上。

这项新工作还表明，在海洋鱼类中，生物荧光——当生物体吸收光、转换光并将其作为不同的颜色发射时发生——涉及的颜色比以前报道的更多，跨越了绿色、黄色、橙色和红色的多个波长。

“研究人员早就知道，从海龟到珊瑚，尤其是鱼类，生物荧光在海洋动物中非常普遍，”博物馆理查德·吉尔德研究生院的博士生、这两项新研究的主要作者艾米丽·卡尔说。“但要真正了解这些物种为什么以及如何使用这种独特的适应——无论是伪装、捕食还是繁殖——我们需要了解潜在的进化故事以及目前存在的生物荧光的范围。”

在《自然通讯》的研究中，卡尔领导了一项对所有已知的生物荧光硬骨鱼的全面调查，硬骨鱼是迄今为止现存最大的脊椎动物群。这导致了459种生物荧光物种的名单，其中包括48种以前未知的生物荧光物种。研究人员发现，生物荧光在海洋硬骨鱼中进化了100多次，估计可以追溯到大约1.12亿年前，第一次发生在鳗鱼身上。

研究小组还发现，生活在珊瑚礁内或周围的鱼类物种的生物荧光进化速度大约是非珊瑚礁物种的10倍，在大约6600万年前白垩纪-古近纪（K-Pg）灭绝后，荧光物种的数量有所增加，当时所有非鸟类恐龙都灭绝了。

卡尔说：“这一趋势与现代珊瑚礁的兴起以及鱼类对珊瑚礁的快速殖民化相吻合，这是在K-Pg灭绝导致珊瑚多样性严重丧失之后发生的。”。“这些相关性表明，现代珊瑚礁的出现可能促进了与珊瑚礁相关的硬骨鱼荧光的多样化。”

在这项研究中报告的459种已知的生物荧光硬骨鱼中，大多数与珊瑚礁有关。

一种三棘带鲉鱼（Taenianotus triacanthus）。图片来源：John Sparks和David Gruber

在PLOS One研究中，Carr及其同事使用了一种专门的摄影装置，该装置具有紫外线和蓝色激发光以及发射滤光片，用于观察博物馆鱼类学收藏中鱼类发出的光的波长。在过去的十五年里，博物馆在所罗门群岛、格陵兰岛和泰国的探险中收集了这些标本，研究中的标本以前曾被观察到发出荧光，但它们的生物荧光发射的全部范围尚不清楚。

这项新工作揭示了硬骨鱼发出的颜色的多样性——其中一些家族表现出至少六个不同的荧光发射峰，这些峰对应于多种颜色的波长——比以前报道的要多得多。

“我们在各种各样的荧光鱼身上观察到的显著变化可能意味着这些动物使用基于物种特异性荧光发射模式的极其多样化和复杂的信号系统，”博物馆馆长John Sparks说，他是这项新研究的作者和Carr的顾问。

“正如这些研究所表明的那样，生物荧光在海洋鱼类中既普遍存在，又具有令人难以置信的表型变异性。我们真正想更好地了解的是荧光在这些高度可变的海洋谱系中的作用，以及它在多样化中的作用。”

研究人员还指出，这项研究中发现的多种波长的荧光发射可能对识别新型荧光分子产生影响，这些分子通常用于生物医学应用，包括荧光引导的疾病诊断和治疗。

参与这项工作的其他作者包括博物馆和内布拉斯加大学林肯分校的雷内·马丁；来自克莱姆森大学的Mason Thurman；加州州立大学的Karly Cohen；乔纳森·惠，来自乔治·华盛顿大学；David Gruber，来自纽约城市大学巴鲁克学院和研究生中心；罗格斯大学的泰特·斯帕克斯。