會發光的生物
生物發光是一種廣泛存在的現象，它指的是生物通過化學反應而產生可見光的能力。這種能力在動物以及一些其他生物體中已經獨立進化了至少上百次。
在過去的研究中，科學家已經在大量生物身上發現了這種有趣的現象：一些物種，比如螢火蟲，會利用它們發出的光芒在黑暗中交流；還有一些動物，比如鮟鱇魚，則會用它們發出的光來吸引獵物或嚇跑捕食者。
此前科學家們發現，海洋環境中的生物發光，最早發生在約2.67億年前的介形蟲（一類小型的海洋甲殼類動物）身上。
但是現在，一項新發表於《英國皇家學會學報B》雜誌的研究表明，至少在5.4億年前，一群古老的珊瑚就進化出了生物發光的能力。這是一類海洋無脊椎動物，名為八放珊瑚。
八放珊瑚的進化樹
八放珊瑚是一些非常古老的動物，如軟珊瑚、海扇、海筆等都可歸類為八放珊瑚。這些微小的群居性水螅型動物會分泌一個框架結構作為它們的庇護所，但與其他一些石塊質的近親所分泌的不同的是，這個結構通常是柔軟的。
科學家發現，通常情況下，八放珊瑚只有在發生碰撞或受到其他干擾時才會發光，但他們尚不清楚這種發光能力所具有的確切功能。事實上，作為一種特殊的生物形狀，對許多會發光的生物來說，生物發光的進化起源都是模糊不清的。若要揭示這個巨大的進化謎題，科學家首先需要更確切地知道，這種能力最早是在什麼時候出現的。
為了尋找答案，在這項最新的研究中，一個國際研究團隊決定追溯八放珊瑚的進化史。他們分析了185種八放珊瑚物種的基因資料和少量八放珊瑚的化石記錄，繪製了一張詳細的八放珊瑚的進化樹。
有了這個進化樹，研究人員再根據它們的物理特徵，在進化樹中定位了兩個已知年齡的八放珊瑚化石。利用這些化石的年齡和它們在八放珊瑚進化樹中的相對位置，研究人員大致計算出了八放珊瑚譜系是何時分裂成不同分支的。
隨後，研究人員使用計算機模型，進行了一項被稱為祖先狀態重構的分析，以此來推斷它們的祖先物種也會發光的概率。這部分研究基於的是這樣一個假設：如果更多的現存物種擁有共同性狀，那麼它們的祖先擁有這種性狀的可能性也就越高。
研究人員使用了許多不同的統計方法來重構它們的祖先狀態，但都得到了相同的結果：大約5.4億年前，所有八放珊瑚的共同祖先就已經極有可能是生物發光的。這一結論將發光性狀最早出現在動物身上的記錄提早了約2.73億年。
進一步研究
八放珊瑚的數千個存活代表和相對較高的生物發光發生率表明，這種性狀在這些生物的進化中起到了某種作用。這進一步引出了一個問題：八放珊瑚究竟要利用生物發光來做什麼？
接下來，研究人員想要更徹底地搞清楚，在有著3000多個現存物種的八放珊瑚群體中，還有多少還能發光，又有多少群體已經失去了這種特性。回答這些問題將有助於確認一系列與生物發光能力相關的生態環境，並有可能闡明這種發光能力的功能。
現在，他們正在努力創建一種基因測試，可以確定八放珊瑚物種是否具有熒光素酶（一種參與生物發光的酶）基因的副本。熒光素酶只是動物發光的一種方式。研究人員表示，以八放珊瑚為例，熒光素酶可能是為了生產抗氧化劑而進化的。只是後來發現，這種反應所帶來的發光也對物種的交流起到了重要作用。
另外，研究人員還指出，無論生物發光有著怎樣的深層起源，這種能力都有可能是地球上最古老的交流形式之一。儘管這項新的研究結果將時間鎖定在了5.4億年前，但未來的研究仍然有可能發現生物發光可能比這還要古老。
#創作團隊：
撰文：糖獸
排版：雯雯
#參考來源：
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
#圖片來源：
封面圖&首圖：NOAA Office of Ocean Exploration and Research via si.edu