Biyolüminesans, hayvanlar aleminde, özellikle deniz ortamlarında, avı çekmek, yırtıcı hayvanları korkutmak ve hatta ortam ışığında kamuflaj sağlamak için kullanılır.
Washington'daki Smithsonian Ulusal Doğa Tarihi Müzesi'nden zoolog Andrea Quattrini, “Derin denizde ışığın sınırlı olduğunu her zaman söylüyoruz, ancak kendi ışığını üreten birçok organizma var” dedi.
Biyolüminesansın kör edici parıltısı, gorgonyalılar, deniz balıkları ve yumuşak mercanlar da dahil olmak üzere 3.000'den fazla antozoa türünden oluşan bir sınıf olan, octocoralia olarak da bilinen Octocorallia'da yaygındır. Bu sapsız hayvanlarda biyolüminesansın yaygınlığı çok mantıklı, dedi Dr. Quattrini: “Bir yere yerleşiyorlar ve oradalar.”
Organizmaların ne kadar süredir ışık yayabildiği Dr. Quattrini ve meslektaşları. Salı günü Royal Society B Bildirileri dergisinde yayınlanan son çalışmaları, biyolüminesansın küçük deniz kabuklularının ortaya çıkışından 267 milyon yıl önce başladığına dair mevcut bilgilere dayanarak, biyolüminesansın ortaya çıkış tarihini yaklaşık 540 milyon yıl önce ortaya koyuyor.
Araştırmacılar bulgularını, sekizgen evrim ağaçları, sekizgen fosilleri ve minik organizmaların atalarının izini sürmeye yönelik modellemeler üzerine yapılan son çalışmalara dayandırdılar.
Biyolüminesansın tarih boyunca yaklaşık 100 kez evrimleştiğine ve lusiferin adı verilen ışık üreten bir molekülün, lusiferaz adı verilen bir enzimle reaksiyona girdiği basit bir kimyasal reaksiyondan kaynaklandığına inanılıyor.
Araştırmanın baş yazarı ve Florida Uluslararası Üniversitesi ve Smithsonian Ulusal Doğa Tarihi Müzesi'nden biyolog Danielle DeLeo, “Bu biyolüminesans yeteneği, bu hayvanlara hayatta kalma veya formda kalma avantajı sağlıyor” dedi.
Dr. DeLeo, bu dikkat çekici parıltıya ilk kez on yıl önce, 2010 Deepwater Horizon petrol sızıntısının derin deniz toplulukları üzerindeki etkisini incelerken hayran kaldı. Bir denizaltıyla yüzeyin bin metre altına inerken şunu hatırladı: “Pencereden dışarı baktığınızda tek gördüğünüz biyolüminesanstır.”
Şimdilerde biyolüminesans kusmuk kusan derin deniz karidesleri de dahil olmak üzere çeşitli omurgasızlarda biyolüminesans üzerinde çalışıyor ve yıllardır bu basit ama çarpıcı iletişim biçiminin ilk ortaya çıktığı zamana ilgi duyuyor.
Bu soruyu cevaplamanın temeli Dr. Quattrini ve aynı zamanda yeni çalışmanın da yazarı olan Kaliforniya'daki Harvey Mudd Koleji'nden eski danışmanı Catherine McFadden, 2022'de yeni genetik verilere dayanarak sekizgen hayat ağacını revize ettiler.
Yeni çalışmada araştırmacılar, ağacın dallarının ne zaman ayrıldığını belirlemek için tarihli oktokol fosillerini kullandılar.
Daha sonra, önceki araştırmalardan ve devam eden çalışmalarından yararlanarak, bu türlerin mümkün olduğu kadar çoğunda biyolüminesansın varlığı veya yokluğu hakkında veri topladılar. Oradan yüz milyonlarca yıl geriye gitmek ve ağaçtaki her ortak ata için biyolüminesans olasılığını hesaplamak için bir dizi istatistiksel model kullandılar.
Analizin her tekrarı onları aynı sonuca götürdü: Biyolüminesans ilk kez ortak sekizgen atasında yaklaşık 540 milyon yıl önce, Kambriyen döneminin başlarında ortaya çıktı.
Bu, çok sayıda yeni, daha karmaşık türün ortaya çıktığı Kambriyen patlamasından hemen önce veya başlangıcında meydana geldi.
Çalışmaya dahil olmayan Kopenhag Üniversitesi'nden deniz biyoloğu Elena Bollati, “Işık algısı bu noktada zaten evrimleşmişti” ama bu tam olarak göz şeklinde değildi, dedi. “Yırtıcılar Kambriyen patlamasından önce de pek yaygın değildi” diye ekledi, “bunun biyolüminesansın orijinal işlevi hakkında ilginç çıkarımları var.”
Bu çalışma, biyolüminesansın başlangıçta serbest radikaller adı verilen tehlikeli oksijen içeren moleküllerin üretimine karşı bir savunma mekanizması olarak geliştiğini, çünkü biyolüminesansın altında yatan kimyasal reaksiyonun oksijeni tükettiğini ileri süren uzun süredir devam eden bir teoriyi desteklemektedir. Parıltı sadece bir yan ürün olabilir ama faydalı olduğu ortaya çıktı.
“Oksijen sağlayabilir ve ışık üretebilirsiniz, belki yırtıcıları caydırabilir veya avı çekebilirsiniz ve o zaman gelecek nesillerde başarılı olursunuz” dedi Dr. Quattrini.
Şimdi araştırmacılar, bir hayvanın lusiferaz enziminin işlevsel olup olmadığını, yani biyolüminesans gösterebileceğinin bir göstergesi olup olmadığını değerlendirmek için küçük bir doku parçasını kullanacak bir genetik teste odaklanıyorlar. Bu teknik, parlayıp parlamadığını fiziksel olarak test etmek için bir oktokoral koloninin tamamını toplama ihtiyacını ortadan kaldırıyor, Dr. DeLeo, bu canlıların petrol sondajı, balıkçılık ve diğer antropojenik tehlikelerden kaynaklanan potansiyel tehditlerden korunmasına yardımcı oluyor.
Washington'daki Smithsonian Ulusal Doğa Tarihi Müzesi'nden zoolog Andrea Quattrini, “Derin denizde ışığın sınırlı olduğunu her zaman söylüyoruz, ancak kendi ışığını üreten birçok organizma var” dedi.
Biyolüminesansın kör edici parıltısı, gorgonyalılar, deniz balıkları ve yumuşak mercanlar da dahil olmak üzere 3.000'den fazla antozoa türünden oluşan bir sınıf olan, octocoralia olarak da bilinen Octocorallia'da yaygındır. Bu sapsız hayvanlarda biyolüminesansın yaygınlığı çok mantıklı, dedi Dr. Quattrini: “Bir yere yerleşiyorlar ve oradalar.”
Organizmaların ne kadar süredir ışık yayabildiği Dr. Quattrini ve meslektaşları. Salı günü Royal Society B Bildirileri dergisinde yayınlanan son çalışmaları, biyolüminesansın küçük deniz kabuklularının ortaya çıkışından 267 milyon yıl önce başladığına dair mevcut bilgilere dayanarak, biyolüminesansın ortaya çıkış tarihini yaklaşık 540 milyon yıl önce ortaya koyuyor.
Araştırmacılar bulgularını, sekizgen evrim ağaçları, sekizgen fosilleri ve minik organizmaların atalarının izini sürmeye yönelik modellemeler üzerine yapılan son çalışmalara dayandırdılar.
Biyolüminesansın tarih boyunca yaklaşık 100 kez evrimleştiğine ve lusiferin adı verilen ışık üreten bir molekülün, lusiferaz adı verilen bir enzimle reaksiyona girdiği basit bir kimyasal reaksiyondan kaynaklandığına inanılıyor.
Araştırmanın baş yazarı ve Florida Uluslararası Üniversitesi ve Smithsonian Ulusal Doğa Tarihi Müzesi'nden biyolog Danielle DeLeo, “Bu biyolüminesans yeteneği, bu hayvanlara hayatta kalma veya formda kalma avantajı sağlıyor” dedi.
Dr. DeLeo, bu dikkat çekici parıltıya ilk kez on yıl önce, 2010 Deepwater Horizon petrol sızıntısının derin deniz toplulukları üzerindeki etkisini incelerken hayran kaldı. Bir denizaltıyla yüzeyin bin metre altına inerken şunu hatırladı: “Pencereden dışarı baktığınızda tek gördüğünüz biyolüminesanstır.”
Şimdilerde biyolüminesans kusmuk kusan derin deniz karidesleri de dahil olmak üzere çeşitli omurgasızlarda biyolüminesans üzerinde çalışıyor ve yıllardır bu basit ama çarpıcı iletişim biçiminin ilk ortaya çıktığı zamana ilgi duyuyor.
Bu soruyu cevaplamanın temeli Dr. Quattrini ve aynı zamanda yeni çalışmanın da yazarı olan Kaliforniya'daki Harvey Mudd Koleji'nden eski danışmanı Catherine McFadden, 2022'de yeni genetik verilere dayanarak sekizgen hayat ağacını revize ettiler.
Yeni çalışmada araştırmacılar, ağacın dallarının ne zaman ayrıldığını belirlemek için tarihli oktokol fosillerini kullandılar.
Daha sonra, önceki araştırmalardan ve devam eden çalışmalarından yararlanarak, bu türlerin mümkün olduğu kadar çoğunda biyolüminesansın varlığı veya yokluğu hakkında veri topladılar. Oradan yüz milyonlarca yıl geriye gitmek ve ağaçtaki her ortak ata için biyolüminesans olasılığını hesaplamak için bir dizi istatistiksel model kullandılar.
Analizin her tekrarı onları aynı sonuca götürdü: Biyolüminesans ilk kez ortak sekizgen atasında yaklaşık 540 milyon yıl önce, Kambriyen döneminin başlarında ortaya çıktı.
Bu, çok sayıda yeni, daha karmaşık türün ortaya çıktığı Kambriyen patlamasından hemen önce veya başlangıcında meydana geldi.
Çalışmaya dahil olmayan Kopenhag Üniversitesi'nden deniz biyoloğu Elena Bollati, “Işık algısı bu noktada zaten evrimleşmişti” ama bu tam olarak göz şeklinde değildi, dedi. “Yırtıcılar Kambriyen patlamasından önce de pek yaygın değildi” diye ekledi, “bunun biyolüminesansın orijinal işlevi hakkında ilginç çıkarımları var.”
Bu çalışma, biyolüminesansın başlangıçta serbest radikaller adı verilen tehlikeli oksijen içeren moleküllerin üretimine karşı bir savunma mekanizması olarak geliştiğini, çünkü biyolüminesansın altında yatan kimyasal reaksiyonun oksijeni tükettiğini ileri süren uzun süredir devam eden bir teoriyi desteklemektedir. Parıltı sadece bir yan ürün olabilir ama faydalı olduğu ortaya çıktı.
“Oksijen sağlayabilir ve ışık üretebilirsiniz, belki yırtıcıları caydırabilir veya avı çekebilirsiniz ve o zaman gelecek nesillerde başarılı olursunuz” dedi Dr. Quattrini.
Şimdi araştırmacılar, bir hayvanın lusiferaz enziminin işlevsel olup olmadığını, yani biyolüminesans gösterebileceğinin bir göstergesi olup olmadığını değerlendirmek için küçük bir doku parçasını kullanacak bir genetik teste odaklanıyorlar. Bu teknik, parlayıp parlamadığını fiziksel olarak test etmek için bir oktokoral koloninin tamamını toplama ihtiyacını ortadan kaldırıyor, Dr. DeLeo, bu canlıların petrol sondajı, balıkçılık ve diğer antropojenik tehlikelerden kaynaklanan potansiyel tehditlerden korunmasına yardımcı oluyor.