Harvey Mudd教授Cathy McFadden共同作者生物发光研究 

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萤火虫闪烁的光芒可以使一个温暖的夏日夜晚看起来很神奇. 发光:通过体内的化学反应产生和发光的独特特性, 被称为生物发光, 其他生物体,如萤火虫,也有表现吗, 萤火虫鱿鱼, 梳理果冻和一些真菌. 这也是在深海八爪珊瑚中观察到的一个特征, 这是凯茜·麦克法登(Cathy McFadden)参与撰写的一项新研究的主题, 薇薇安和D. Kenneth Baker生命科学教授. 

The study, 珊瑚虫生物发光的进化,重点是八珊瑚虫,发表于 英国皇家学会学报B这是伦敦皇家学会提高自然知识的主要研究期刊. 其他共同作者包括Danielle DeLeo, research associate at the Smithsonian Institution’s National Museum of Natural History (NMNH); Steve Haddock ’88, senior scientist and marine biologist at the Monterey Bay Aquarium Research Institute; and Andrea Quattrini, NMNH的珊瑚馆长,麦克法登实验室的前博士后研究员(2015-2019).

麦克法登花了数年时间研究八爪珊瑚的多样性, 专业的生态系统设计师沿着黑暗的海底建造自己的动物森林,捕食路过的有机物质. 在Harvey Mudd, 麦克法登和夸特里尼共同绘制了各种八口珊瑚的复杂进化树图, 为他们的关系提供一个框架. 当时, the tools they developed to make these maps were novel for research in the field; now, 它们被世界各地的研究实验室所使用. 

八爪珊瑚生产的生物发光蛋白被广泛用于生物分子研究. 本月发表的这项研究的推动力是想要了解哪些八爪珊瑚会产生生物发光蛋白质, 这样做的生物体是如何相互联系的, 当制造蛋白质的能力进化时. “了解八珊瑚生物发光的遗传和进化途径——哪些物种有能力制造生物发光蛋白, 参与制造蛋白质的基因, 以及这种特性本身是如何进化的,可以帮助我们进一步开发生物发光在分子生物学和生物医学中的应用,麦克法登说. 

此外,其在生物分子研究中的进一步应用潜力, 这项研究将是第一个从进化角度确定八鳃珊瑚生物发光时间的研究. “历史分析表明,这是一种很久以前在生物体中进化出来的特征,麦克法登说. “在甲壳类动物, 可能是在两亿五千万年前,也可能是在其他地方, 比如萤火虫, 可能是最近的事. 我们在八爪珊瑚中看到的这种特征的分布表明,它是在5.5亿多年前进化而来的, 这表明它们可能是最早的生物发光动物之一.”  

生物发光作为一种特征在许多生物体中表现出来,可能的原因包括产生吸引配偶的信号, 与其他生物交流,保护自己免受捕食者的伤害. 但研究人员想知道为什么八爪珊瑚, 作为没有眼睛的生物体, 会有生物发光的能力吗. 他们现在相信, 对于octocorals, 这种特征可能是为了躲避捕食者或者, 一个更神奇的解释, 麦克法登说:“深海八爪珊瑚进化出了这种特性,而浅水珊瑚没有这种生物发光能力, 这表明它可能是深海照明的一种形式,在没有光源的地方发出信号.”