客观日本

1亿年前“萤火虫发出的光”是深绿色的

2020年12月15日 化学材料

日本中部大学应用生物学部的大场裕一教授等人组成的研究团队12月3日宣布,该团队复原了据推测是1亿年前的白垩纪萤火虫携带的发光酶(荧光素酶)的基因序列,通过使其与发光物质(荧光素)发生反应,再现了深绿色的发光。与日本的源氏萤和平家萤的黄绿色发光不同,深绿色发光被认为是为了防御外敌。

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在试管内的发光。与现代源氏萤的黄绿色发光(左)不同,按照约1亿年前的基因序列复原出来的光为深绿色(图片由中部大学提供)

全球大约有2000种萤火虫,不同品种的发光颜色不尽相同,有绿色、黄绿色、黄色、橙色等。此前已通过研究了解到,无论哪种萤火虫,荧光素都是相同的,发光颜色因荧光素酶的氨基酸序列而异。因此,有很多关于荧光素酶基因的研究。

研究团队此次着眼于“祖先序列复原”法。根据氨基酸的进化算法,计算了过去的荧光素酶基因的序列。该方法是进化生物学领域以前就使用的方法,已经复原过古代的血红蛋白和激素受体等蛋白质。不过,这是第一次再现肉眼直接可见的现象。

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萤火虫的发光进化和复原实验示意图(图片由中部大学提供)

研究团队复原约1亿年前萤火虫出现之前的荧光素酶序列发现,发光非常弱,颜色为红色。而复原约1亿年前萤火虫出现之后的各个时代的荧光素酶序列确认,发光颜色从深绿色到黄色不等。这表明,萤火虫是由发红色光的昆虫祖先进化而来的。

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萤火虫的发光颜色进化(图片由中部大学提供)

萤火虫有毒,吃起来味道也不好。大场教授表示:“发深绿色光应该是向夜行性捕食动物发出的警告,意思是‘我不好吃,不要吃我’。此次的研究结果证明了一个假说,即萤火虫把发光作为雌雄交流手段是后来逐渐进化获得的,发光颜色也随之变得越来越多”。

研究团队的成员除中部大学外,还包括长滨生物大学和鹿儿岛大学。此次的研究成果已于12月3日发布在美国科学期刊Science Advances的电子版上。

论文信息
题目 Resurrecting the ancient glow of the fireflies
杂志 Science Advances
DOI:10.1126/sciadv.abc5705

日语原文

日文 JST Science Portal编辑部
中文 JST客观日本编辑部

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