5.4亿年前，它们率先点亮海洋

会发光的生物

生物发光是一种广泛存在的现象，它指的是生物通过化学反应而产生可见光的能力。这种能力在动物以及一些其他生物体中已经独立进化了至少上百次。

在过去的研究中，科学家已经在大量生物身上发现了这种有趣的现象：一些物种，比如萤火虫，会利用它们发出的光芒在黑暗中交流；还有一些动物，比如鮟鱇鱼，则会用它们发出的光来吸引猎物或吓跑捕食者。

此前科学家们发现，海洋环境中的生物发光，最早发生在约2.67亿年前的介形虫（一类小型的海洋甲壳类动物）身上。

但是现在，一项新发表于《英国皇家学会学报B》杂志的研究表明，至少在5.4亿年前，一群古老的珊瑚就进化出了生物发光的能力。这是一类海洋无脊椎动物，名为八放珊瑚。

八放珊瑚的进化树

八放珊瑚是一些非常古老的动物，如软珊瑚、海扇、海笔等都可归类为八放珊瑚。这些微小的群居性水螅型动物会分泌一个框架结构作为它们的庇护所，但与其他一些石块质的近亲所分泌的不同的是，这个结构通常是柔软的。

科学家发现，通常情况下，八放珊瑚只有在发生碰撞或受到其他干扰时才会发光，但他们尚不清楚这种发光能力所具有的确切功能。事实上，作为一种特殊的生物形状，对许多会发光的生物来说，生物发光的进化起源都是模糊不清的。若要揭示这个巨大的进化谜题，科学家首先需要更确切地知道，这种能力最早是在什么时候出现的。

为了寻找答案，在这项最新的研究中，一个国际研究团队决定追溯八放珊瑚的进化史。他们分析了185种八放珊瑚物种的基因数据和少量八放珊瑚的化石记录，绘制了一张详细的八放珊瑚的进化树。

有了这个进化树，研究人员再根据它们的物理特征，在进化树中定位了两个已知年龄的八放珊瑚化石。利用这些化石的年龄和它们在八放珊瑚进化树中的相对位置，研究人员大致计算出了八放珊瑚谱系是何时分裂成不同分支的。

随后，研究人员使用计算机模型，进行了一项被称为祖先状态重构的分析，以此来推断它们的祖先物种也会发光的概率。这部分研究基于的是这样一个假设：如果更多的现存物种拥有共同性状，那么它们的祖先拥有这种性状的可能性也就越高。

研究人员使用了许多不同的统计方法来重构它们的祖先状态，但都得到了相同的结果：大约5.4亿年前，所有八放珊瑚的共同祖先就已经极有可能是生物发光的。这一结论将发光性状最早出现在动物身上的记录提早了约2.73亿年。

进一步研究

八放珊瑚的数千个存活代表和相对较高的生物发光发生率表明，这种性状在这些生物的进化中起到了某种作用。这进一步引出了一个问题：八放珊瑚究竟要利用生物发光来做什么？

接下来，研究人员想要更彻底地搞清楚，在有着3000多个现存物种的八放珊瑚群体中，还有多少还能发光，又有多少群体已经失去了这种特性。回答这些问题将有助于确认一系列与生物发光能力相关的生态环境，并有可能阐明这种发光能力的功能。

现在，他们正在努力创建一种基因测试，可以确定八放珊瑚物种是否具有荧光素酶（一种参与生物发光的酶）基因的副本。荧光素酶只是动物发光的一种方式。研究人员表示，以八放珊瑚为例，荧光素酶可能是为了生产抗氧化剂而进化的。只是后来发现，这种反应所带来的发光也对物种的交流起到了重要作用。

另外，研究人员还指出，无论生物发光有着怎样的深层起源，这种能力都有可能是地球上最古老的交流形式之一。尽管这项新的研究结果将时间锁定在了5.4亿年前，但未来的研究仍然有可能发现生物发光可能比这还要古老。

#创作团队：

撰文：糖兽

排版：雯雯

#参考来源：

https://www.si.edu/newsdesk/releases/bioluminescence-first-evolved-animals-least-540-million-years-ago

https://www.nature.com/articles/d41586-024-01183-5

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2023.2626

#图片来源：

封面图&首图：NOAA Office of Ocean Exploration and Research via si.edu