notizia

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

A molte persone piacciono le lucciole e il loro aspetto spesso significa un buon ambiente ecologico e un'atmosfera romantica.

Foto per gentile concessione dell'intervistato di Firefly

È una delle poche creature terrestri in grado di emettere luce. Dopo una lunga evoluzione, gli "scopi" della luce delle lucciole hanno incluso il comportamento di corteggiamento, confondere e intrappolare le prede e intimidire i predatori.

Ma soprattutto perché le lucciole emettono luce e perché evolvono questa capacità?

In precedenza, una teoria ampiamente accettata dai circoli accademici è che la fluorescenza biologica originariamente evoluta dagli antenati della famiglia Lucidae fosse usata come segnale di avvertimento per le tossine nel corpo, dicendo ai predatori: sono velenoso!

Tuttavia, uno studio recentemente pubblicato dal team di Zhen Ying, ricercatore e supervisore del dottorato presso la School of Life Sciences della West Lake University, ha ribaltato la teoria di cui sopra ricostruendo la storia evolutiva delle tossine nelle lucciole.

Un articolo correlato è stato pubblicato online su PNAS Nexus, una pubblicazione sorella degli Atti della National Academy of Sciences, intitolato "La tossina lucibufagina delle lucciole si è evoluta dopo l'origine della bioluminescenza".

Il 4 agosto, il ricercatore Zhen Ying e il ricercatore post-dottorato Zhu Chengqi, il primo autore dell'articolo, hanno accettato un'intervista con The Paper.

Inizialmente le lucciole non emettevano luce come segnale di avvertimento per le tossine?

La tossina steroide cardiotonica LBG è l'unica tossina presente in più generi di lucciole.

"Abbiamo rilevato le tossine delle lucciole sulla base di sei sottofamiglie delle otto sottofamiglie di lucciole oggi e abbiamo integrato i dati precedenti. Abbiamo scoperto che le lucciole che possono sintetizzare in modo indipendente le tossine LBG sono limitate solo a una singola sottofamiglia."

Sebbene questa tossina sia presente anche in alcune lucciole del Nord America, viene causata mangiando altre lucciole che contengono la tossina LBG.

In altre parole, solo una sottofamiglia di lucciole sintetizza autonomamente la tossina LBG.

Quindi, la teoria secondo cui le lucciole hanno sviluppato la capacità di brillare per mostrare "sono velenoso" è ancora vera?

Confrontando le somiglianze delle sequenze genetiche nell’intero genoma, i ricercatori hanno utilizzato un albero filogenetico ad alta affidabilità per determinare che le tossine delle lucciole apparivano più tardi della fluorescenza.

La loro ricerca ha scoperto che le lucciole che possono sintetizzare in modo indipendente gli LBG possono essere fatte risalire solo all’antenato comune della sottofamiglia Lampyridae, molto più tardi rispetto al tempo in cui la fluorescenza apparve per la prima volta nella famiglia Lampyridae.

Si può vedere che anche se la teoria del segnale luminoso "Io sono velenoso" è stabilita, non è la ragione per cui le lucciole originariamente hanno sviluppato la capacità di emettere luce.

Il 20 luglio 2024, a Suizhou, Hubei, l'area panoramica della valle di Baopu, situata sui monti Tongbai e alla sorgente del fiume Huaihe all'incrocio tra le province di Henan e Hubei, ha inaugurato il periodo di osservazione delle lucciole Dopo il tramonto, migliaia di le lucciole tremolavano nell'erba e nelle foreste. Le luci volanti decoravano la versione reale di Sogno di una notte di mezza estate, attirando molti turisti a fare il check-in e osservare le lucciole. Mappa dati visiva della Cina

Allora, qual è la ragione del bagliore, in primo luogo? Il team di Zhen Ying ha esplorato il contesto storico e ambientale dell’evoluzione della biofluorescenza nella famiglia Lucidae.

Il team di Zhen Ying ha stimato il tempo di evoluzione della fluorescenza e delle tossine LBG basandosi sulla teoria dell'orologio molecolare e su tre punti di calibrazione fossili. "Se si vuole stimare il tempo storico assoluto, è necessario utilizzare fossili con informazioni temporali per calibrarlo." Zhen Ying ha detto a The Paper che le prove fossili possono essere utilizzate come scala temporale migliore e, combinate con le specie di alberi, possono essere utilizzate. stimare il momento in cui si sono verificati gli eventi storici.

Attraverso la ricerca, hanno dedotto che la luce fluorescente del ramo delle lucciole è apparsa circa 180 milioni di anni fa durante il periodo Giurassico.

Durante questo periodo, dopo l’evento di estinzione di massa strettamente correlato all’evento anossico oceanico di Toarcian, il contenuto di ossigeno nell’atmosfera ha continuato a salire rispetto al minimo storico.

Allo stesso tempo, è stato dimostrato che la luciferina, il substrato della reazione fluorescente, funziona come antiossidante.

Pertanto, il team di Zhen Ying ha proposto una nuova ipotesi: il motivo per cui gli antenati delle lucciole hanno originariamente sviluppato la capacità di emettere luce potrebbe essere quello di far fronte allo stress ossidativo causato dall'aumento del contenuto di ossigeno e dall'ambiente caldo e secco. Hanno sviluppato la luciferina, un antiossidante che "si accende" per consumare i radicali liberi dell'ossigeno in eccesso ed elimina gli effetti tossici delle specie reattive dell'ossigeno in eccesso sulle cellule. La fluorescenza potrebbe inizialmente essere solo un sottoprodotto.

Questa ipotesi necessita ancora di ulteriori prove per essere verificata.

Perché le lucciole non sono avvelenate dalle tossine presenti nei loro stessi corpi?

Perché le lucciole con tossine nei loro corpi non sono avvelenate dalle loro stesse tossine?

Attraverso simulazioni di dinamica molecolare ed esperimenti sull'attività degli enzimi della pompa sodio-potassio, il team di Zhen Ying ha scoperto che le lucciole che possono sintetizzare in modo indipendente le tossine LBG hanno accumulato mutazioni nelle loro proteine ​​ATPα, che influenzano il legame delle tossine con esse. Ciò conferisce loro una certa tolleranza alle tossine LBG.

Ma potrebbero esserci altri meccanismi che aiutano le lucciole a “controllare e bilanciare” le tossine nei loro corpi. Questa è anche una delle domande a cui il team di Zhen Ying vuole rispondere in futuro.

Zhen Ying ha detto a The Paper che le tossine delle lucciole sono tossine steroidee cardiotoniche. Questi composti possono influenzare la contrazione cardiaca e la pressione sanguigna e hanno un grande valore medicinale. Questi includono la digossina, un farmaco già apparso sul mercato. Attualmente, questi composti sono per lo più sintetizzati chimicamente o estratti biologicamente e le loro vie biosintetiche non sono state ancora completamente comprese.

La biosintesi può ridurre l’impatto ambientale, ridurre i costi e persino migliorare la qualità e la sicurezza dei farmaci.

"Siamo anche interessati ad analizzare il percorso biosintetico delle tossine delle lucciole", ha detto Zhen Ying.