De fleste landboere er kjent med bioluminescens bare i forbindelse med ildfluer. Men dette naturfenomenet er mye mer utbredt enn de bevingede underverkene slipper til. De aller fleste bioluminescerende skapninger på planeten finnes faktisk i havet, alt fra bakterier til maneter til hai.
Men selv om forskere visste at mange fisker er bioluminescerende, kunne de bare gjette på hvor vanlig lysproduksjon er blant disse dyrene. Nå avslører ny forskning overraskende resultater: opptil 80 prosent av strålefinnfisker som lever i det åpne vannet - fra dybhavsengfiskfisk til korallrev-bosatt lommelyktfisk - lager sitt eget lys. Dessuten har fenomenet utviklet seg uavhengig av denne gruppen 27 ganger. Som forskerne rapporterer i PLOS ONE, innebærer denne uventet høye utbredelsen at å produsere sitt eget lys for fisker er mer enn bare et pent triks - det må også ha betydelige fordeler.
"Det faktum at bioluminescens utviklet seg så mange ganger indikerer at det tjener en viss sterk biologisk betydning, " sier Matthew Davis, en biolog ved St. Cloud State University i Minnesota som ledet studien. "Vi tror også at gjentatt utvikling av bioluminescens var avgjørende for artsdiversifisering [i] hav- og midtvannsmiljøer."
For en fisk avhenger den faktiske opplysningen enten av en DIY blanding av kjemikalier hvis sluttresultat er fotoner, eller ved å slå seg sammen med nyttige bakterier som tar seg av belysning i bytte mot ly. Fisker er avhengige av bioluminescens for en rekke viktige oppgaver, fra å finne byttedyr til å unngå å bli byttedyr, og oppsøke kamerater til å kommunisere gjennom spesifikke blinkende mønstre, som ildfluer. "Det er spennende fordi hvis du har endringer i kommunikasjon med lys, har du potensialet for genetiske isolasjoner, " sier Davis.
De forskjellige måtene som bioluminescens manifesterer inkluderer spesielle øyeorganer som hjelper små gutter til å oppdage rovdyr, vektstenger hvis lyse sluttpunkter fungerer som lokker og motlys - eller ved å bruke bioluminescens for å skjule en mørk silhuett mot nedstrømmende lys. Og noen evolusjonært ut-av-boksen arter skyter til og med ut bioluminescerende goo for å distrahere rovdyr.
En midtskipsmann (Porichthys) som sender ut lys fra ventrale fotoforer. I tillegg til å gløde attraktivt, er midshipman-fisken også kjent for sine høye hums som brukes i frieri. (Matt Davis) Lommelyktfisken får navnet sitt fra de lysemitterende bakteriene som finnes i organer under øynene. (Matt Davis) En svartmage-dragonfish (Stomias atriventer) har bioluminescerende fotoforer på magen. (Leo Smith) En bevart Black Dragonfish (Idiacanthus) med bioluminescerende barbel. (Matt Davis) En settefisk av sølv med bioluminescerende mage. (Leo Smith)Mens tidligere undersøkelser identifiserte bioluminescerende grupper av fisker, har ingen noensinne undersøkt fenomenet i sammenheng med evolusjonshistorien til dem alle. Davis og kollegene analyserte ett mitokondrielle og ti kjernefysiske genfragmenter, ervervet gjennom tidligere studier og åpne databaser, for 301 taksonomiske grupper av strålefinnfisk, en gruppe som inkluderer nesten all verdens fisk. De brukte statistiske metoder for å rekonstruere hvor mange ganger bioluminescens uavhengig utviklet seg. Disse metodene estimerte også hvor lenge forskjellige linjer avvike, og når bioluminescens lysnete sin evolusjonshistorie.
Resultatene avdekket at bioluminescens utviklet seg uavhengig 27 ganger blant 14 store fiskegrupper, med 150 millioner år tilbake til den tidlige kritt. Av disse hendelsene er 17 av dem resultatet av symbiose med lysproduserende bakterier, selv om forskerne fant ut at et større samlet antall fiskearter produserer sitt eget lys i stedet for å stole på bakterier.
"Dette er den mest omfattende vitenskapelige publikasjonen om distribusjon av fiskebioluminescens noen gang er skrevet, og forfatterne viser at bioluminescens utviklet seg mer ganger uavhengig enn tidligere antatt, " sier Prosanta Chakrabarty, fiskekurator ved Louisiana State University Museum of Natural Science, som ikke var involvert i forskningen. "Nå som dette papiret løser mysteriet om hvor utbredt luminescens er hos fisk, kan vi begynne å spørre hvordan bioluminescens utviklet seg - som fortsatt er et av de største spørsmålene i naturhistorien - og hvordan hver uavhengig evolusjon var annerledes."