Дивовижна здатність захистила комах – але не від хижаків.
Китайські вчені спростували популярну гіпотезу про те, що світлячки почали світитися, щоб відлякувати хижаків. За допомогою геномного аналізу вдалося довести, що біолюмінесценція цих комах не розвивалася як попередження про те, що вони токсичні та неїстівні. Дослідження опубліковано в журналі PNAS Nexus.
Заведено вважати, що вогники світлячків зараз використовуються як засіб комунікації (зокрема, як сигнал до спарювання), а спочатку ця здатність розвинулася для захисту від ворогів. Саме так пояснюють той факт, що світяться не тільки дорослі особини, а і яйця, личинки та лялечки.
Біолог Ін Чжень і його колеги з університету Вестлейка вирішили перевірити цю версію. Вони склали генеалогічне древо світлячків і простежили еволюцію люцибуфагінів – хімічних сполук, які роблять жучків токсичними. Команда вивчила 16 видів сімейства Lampyridae, зібраних по всьому Китаю, зіставивши їх зі зразками з колекцій і генетичними даними. Загалом автори зібрали інформацію про геноми 41 виду.
У кожного з них автори шукали люцибуфагіни за допомогою рідинної хроматографії з тандемною мас-спектрометрією. Цей подвійний метод використовується для аналізу біохімічних сполук: хроматографія – для фізичного розділення рідин, мас-спектрометрія – для ідентифікації окремих компонентів.
Люцибуфагіни були виявлені тільки в одній підродині світлячків, тоді як біолюмінесценція широко поширена в усьому сімействі. Це свідчить про те, що токсини еволюціонували вже після розвитку біолюмінесценції. То чому ж світлячки вперше почали світитися?
Раніше було відомо, що біолюмінесценцію світлячків забезпечує люциферин – субстрат з антиоксидантними властивостями. Біологи з’ясували, що пращури цих комах еволюціонували та поширювалися Землею тоді, коли рівень кисню в атмосфері постійно підвищувався після катастрофічного зниження.
Тому автори дослідження припустили, що світлячки розвинули біолюмінесценцію, щоб справлятися з посиленням окисного стресу в спекотному і сухому середовищі.