進化雜談
生物發光是一種奇妙現象，但它的起源卻一直很模糊。近日發表在《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。
發光源于體內的熒光素酶
八射珊瑚為海洋無脊椎動物，且是已知最古老生物發光動物群體之一，它們體內有一種熒光素酶，能催化產生光的化學反應。
現生的八射珊瑚中存在著許多具有發光特性的物種，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光。研究表明，現生八射珊瑚擁有發光物種越多，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種遺傳基因數據進行研究，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系。他們還繪制了以現生具有生物發光特性的八射珊瑚物種為特征的系統發育分支。之后，科學家又進行多種統計學分析，重建了八射珊瑚的祖先狀態。最終得出結果：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光體。這比之前被稱為最早生物發光的甲殼類動物早了2.73億年。
發光或是生物間的“語言”
科學家研究發現，生物發光最早或產生在漆黑的深海中，幾乎與復雜動物同時誕生。八射珊瑚的生物發光特性被保留數億年的事實表明，這種特性可能賦予了物種某種進化優勢。
實際上，生物發光是一種生存選擇。科學家以章魚為例，通過顯微鏡觀察它的發光器官橫截面時，發現了吸盤特有肌肉環的殘余，這是已經進化為發光器官的吸盤。由此，章魚利用發光吸盤吸引配偶和食物，進而結束底棲生活，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：在維持生命的正常活動中，最大限度地去節省能量。因此，主動發光必定是發光生物生存的一個重要環節。
生物發光歷史源遠流長，幾億年的演化使越來越多的生物具有發光功能，這種現象不僅可以幫助各類生物在生存競爭中占得先機和優勢，也使人類大受裨益，現已廣泛應用在工程、化學、醫療、農業等多個領域。
（作者系中國科學院南京地質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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