uutiset

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Monet ihmiset pitävät tulikärpäsistä, ja niiden ulkonäkö tarkoittaa usein hyvää ekologista ympäristöä ja romanttista tunnelmaa.

Kuva Fireflyn haastateltavalta

Se on yksi harvoista maanpäällisistä olennoista, jotka voivat lähettää valoa. Pitkän evoluution jälkeen tulikärpästen valon "tarkoituksiin" on kuulunut seurustelukäyttäytyminen, hämmentäminen ja saaliin pyydystäminen sekä petoeläinten pelottelu.

Mutta miksi tulikärpäset ylipäätään säteilevät valoa ja miksi ne ylipäätään kehittävät tätä kykyä?

Aikaisemmin akateemisissa piireissä laajalti hyväksymä teoria oli, että Lucidae-suvun esi-isien alun perin kehittämää biologista fluoresenssia käytettiin varoitussignaalina kehossa olevista myrkkyistä, mikä kertoi saalistajille: Olen myrkyllinen!

Kuitenkin äskettäin julkaistu tutkimus Zhen Yingin, tutkijan ja tohtorintutkinnon ohjaajan West Laken yliopiston Life Sciences -koulussa, kumosi yllä olevan teorian rekonstruoimalla tulikärpästen toksiinien evoluutiohistorian.

Asiaan liittyvä artikkeli julkaistiin verkossa PNAS Nexus -julkaisussa, Proceedings of the National Academy of Sciences -julkaisun sisarjulkaisussa, jonka otsikkona oli "Firefly-toksiini lusibufagiinit kehittyivät bioluminesenssin alkuperän jälkeen".

4. elokuuta tutkija Zhen Ying ja tutkijatohtori Zhu Chengqi, paperin ensimmäinen kirjoittaja, hyväksyivät haastattelun The Paperille.

Eivätkö tulikärpäset alun perin lähettäneet valoa varoitussignaalina myrkkyistä?

Kardiotoninen steroidi LBGs-toksiini on ainoa toksiini, jota esiintyy useissa tulikärpässukuissa.

"Havaitsimme tulikärpästen myrkkyjä kuuden alaperheen perusteella kahdeksasta tulikärpästen alaryhmästä ja integroimme aiemmat tiedot. Havaitsimme, että tulikärpäset, jotka voivat syntetisoida itsenäisesti LBG-myrkkyjä, rajoittuvat vain yhteen alaperheeseen."

Vaikka tätä toksiinia on myös joissakin tulikärpäsissä Pohjois-Amerikassa, se johtuu muiden LBGs-toksiinia sisältävien tulikärpästen syömisestä.

Toisin sanoen vain yksi tulikärpästen alaryhmä syntetisoi itsenäisesti LBG-toksiinia.

Pitääkö siis edelleen paikkansa teoria, jonka mukaan tulikärpästen kyky hehkua osoittamaan "olen myrkyllinen"?

Vertaamalla geenisekvenssien yhtäläisyyksiä koko genomissa tutkijat käyttivät korkean luotettavuuden fylogeneettistä puuta määrittääkseen, että tulikärpäsen toksiinit ilmestyivät myöhemmin kuin fluoresenssi.

Heidän tutkimuksessaan havaittiin, että tulikärpäset, jotka voivat syntetisoida itsenäisesti LBG:itä, voidaan jäljittää vain Lampyridae-alaheimon yhteiseen esi-isään, paljon myöhemmin kuin silloin, kun fluoresenssi ilmaantui ensimmäisen kerran Lampyridae-heimoon.

Voidaan nähdä, että vaikka valosignaalien "olen myrkyllinen" teoria vahvistetaan, se ei ole syy siihen, miksi tulikärpäset kehittivät alun perin kyvyn lähettää valoa.

20. heinäkuuta 2024 Hubein Suizhoussa Baopu-laakson luonnonkaunis alue, joka sijaitsee Tongbai-vuorilla ja Huaihe-joen lähteellä Henanin ja Hubein maakuntien risteyksessä, aloitti tulikärpästen katselujakson yön tulon jälkeen tulikärpäset välkkyivät ruohikolla ja metsissä Lentävät valot koristavat Kesäyön unelman tosielämän versiota, mikä houkuttelee monia turisteja sisäänkirjautumaan ja katsomaan tulikärpäsiä. Visuaalinen Kiinan datakartta

Joten mikä on syy hehkuun ensinnäkin? Zhen Yingin tiimi tutki Lucidae-heimon biofluoresenssin kehityksen historiallista ja ympäristöllistä taustaa.

Zhen Yingin tiimi arvioi fluoresenssin ja LBG-toksiinien evoluutioajan molekyylikelloteorian ja kolmen fossiilisen kalibrointipisteen perusteella. "Jos haluat arvioida absoluuttista historiallista aikaa, sen kalibroimiseen on käytettävä fossiileja aikatiedoilla." arvioida ajan, jolloin historialliset tapahtumat tapahtuivat.

Tutkimuksen avulla he päättelivät, että tulikärpästen oksan fluoresoiva valo ilmestyi noin 180 miljoonaa vuotta sitten jurakauden aikana.

Tänä aikana, Toarcian Oceanic Anoxic -tapahtumaan läheisesti liittyvän massasukupuuttotapahtuman jälkeen, ilmakehän happipitoisuus jatkoi nousuaan historiallisen alhaalta.

Samaan aikaan lusiferiinin, fluoresoivan reaktion substraatin, on osoitettu toimivan antioksidanttina.

Siksi Zhen Yingin tiimi ehdotti uutta hypoteesia: Syy siihen, miksi tulikärpästen esi-isät kehittivät alun perin kyvyn säteillä valoa, voi olla happipitoisuuden lisääntymisen sekä kuuman ja kuivan ympäristön aiheuttaman oksidatiivisen stressin selviytyminen. He kehittivät lusiferiinin, antioksidantin, joka "sytyttää" kuluttamaan ylimääräisiä vapaita radikaaleja ja eliminoi ylimääräisten reaktiivisten happilajien myrkylliset vaikutukset soluihin. Fluoresenssi voi aluksi olla vain sivutuote.

Tämä hypoteesi vaatii vielä lisää todisteita vahvistaakseen.

Miksi tulikärpäsiä ei myrkytä oman kehonsa myrkkyillä?

Miksi tulikärpäset, joiden kehossa on myrkkyjä, eivät ole myrkytetty omilla myrkkyillä?

Molekyylidynamiikan simulaatioiden ja natrium-kaliumpumppuentsyymiaktiivisuuskokeiden avulla Zhen Yingin tiimi havaitsi, että tulikärpäset, jotka voivat itsenäisesti syntetisoida LBG-toksiineja, ovat kerääntyneet mutaatioita omiin ATPα-proteiineihinsa, mikä vaikuttaa toksiinien sitoutumiseen niihin. Tämä antaa heille tietyn sietokyvyn LBG-toksiineja kohtaan.

Mutta voi olla muitakin mekanismeja, jotka auttavat tulikärpäsiä "tarkistamaan ja tasapainottamaan" myrkkyjä kehossaan. Tämä on myös yksi kysymyksistä, joihin Zhen Yingin tiimi haluaa vastata tulevaisuudessa.

Zhen Ying kertoi The Paperille, että tulikärpäsen toksiinit ovat kardiotonisia steroidimyrkkyjä. Nämä yhdisteet voivat vaikuttaa sydämen supistukseen ja verenpaineeseen ja niillä on suuri lääkearvo. Näitä ovat digoksiini, jo markkinoille tullut lääke. Tällä hetkellä nämä yhdisteet syntetisoidaan enimmäkseen kemiallisesti tai uutetaan biologisesti, eikä niiden biosynteesireittejä ole vielä täysin ymmärretty.

Biosynteesi voi vähentää ympäristövaikutuksia, alentaa kustannuksia ja jopa parantaa lääkkeiden laatua ja turvallisuutta.

"Olemme myös kiinnostuneita tulekärpästen toksiinien biosynteettisen reitin analysoinnista", Zhen Ying sanoi.