Большинство обитателей суши знакомы с биолюминесценцией только в контексте светлячков. Но это природное явление гораздо более распространено, чем те крылатые чудеса. Подавляющее большинство биолюминесцентных существ на планете фактически находится в океане, от бактерий до медуз и акул.
Но хотя ученые знали, что многие рыбы являются биолюминесцентными, они могли только догадываться, насколько распространено производство света среди этих животных. Теперь, новое исследование показывает удивительные результаты: до 80 процентов рыб с плавниками лучей, обитающих в открытой воде - от глубоководных морских рыб до рыб, обитающих на коралловых рифах, делают свой собственный свет. Более того, феномен развивался независимо в этой группе 27 раз. Как сообщают исследователи в PLOS ONE, эта неожиданно высокая распространенность означает, что для рыб производство собственного света - это больше, чем просто уловка - оно также должно иметь значительные преимущества.
«Тот факт, что биолюминесценция эволюционировала так много раз, указывает на то, что она имеет большое биологическое значение», - говорит Мэтью Дэвис, биолог из Государственного университета Сент-Клауд в Миннесоте, который возглавлял исследование. «Мы также думаем, что повторяющаяся эволюция биолюминесценции имеет решающее значение для диверсификации видов [в] глубоководных и средних водах».
Для рыбы фактический эффект освещения зависит либо от смеси химикатов, конечным результатом которой являются фотоны, либо от объединения полезных бактерий, которые заботятся об освещении в обмен на укрытие. Рыбы полагаются на биолюминесценцию для выполнения ряда важных задач: от поиска добычи до того, чтобы не стать добычей, и поиска партнеров для общения через определенные мигающие образцы, такие как светлячки. «Это интересно, потому что если у вас есть изменения в общении со светом, тогда у вас есть потенциал для генетической изоляции», - говорит Дэвис.
Разнообразие способов проявления биолюминесценции включает специальные органы глаза, которые помогают маленьким парням определять хищников, штанги, чьи яркие конечные точки действуют как приманки, и контр-освещение - или использование биолюминесценции, чтобы скрыть темный силуэт от нисходящего света. А некоторые эволюционно нестандартные виды даже выпускают биолюминесцентную слизь, чтобы отвлечь хищников.
Мичман (Porichthys) испускает свет от вентральных фотофоров. Помимо привлекательного свечения, рыба-мичман также славится своими громкими гулами, используемыми при ухаживании. (Мэтт Дэвис) 
Рыба-фонарик получила свое название от светоизлучающих бактерий, обнаруженных в органах под глазами. (Мэтт Дэвис) 
Чернобрюхая рыба-дракон (Stomias atriventer) имеет биолюминесцентные фотофоры на животе. (Лео Смит) 
Консервированная Черная рыба-дракон (Idiacanthus) с биолюминесцентным усиком. (Мэтт Дэвис) 
Серебряный топорик с биолюминесцентным брюшком. (Лео Смит) В то время как предыдущие исследования идентифицировали биолюминесцентные группы рыб, никто никогда не исследовал это явление в контексте эволюционной истории всех из них. Дэвис и его коллеги проанализировали один митохондриальный и десять фрагментов ядерных генов, полученные в результате прошлых исследований и открытых баз данных, для 301 таксономической группы рыб с плавниками луча, группы, включающей почти все рыбы мира. Они использовали статистические методы, чтобы восстановить, сколько раз биолюминесценция развивалась независимо. Эти методы также оценили, как давно различные линии различались, и когда биолюминесценция осветила их эволюционную историю.
Результаты показали, что биолюминесценция развивалась независимо 27 раз среди 14 основных групп рыб, начиная с 150 миллионов лет до раннего мела. Из этих событий 17 из них являются результатом симбиоза со светоносными бактериями, хотя исследователи обнаружили, что большее количество видов рыб производит свой собственный свет, а не полагается на бактерии.
«Это самая полная научная публикация о распределении биолюминесценции рыб, когда-либо написанная, и авторы показывают, что биолюминесценция развивалась гораздо чаще независимо, чем считалось ранее», - говорит Просанта Чакрабарти, куратор рыб в Музее естествознания Государственного университета Луизианы, который не был вовлечен в исследование. «Теперь, когда эта статья раскрывает загадку того, как широко распространено свечение у рыб, мы можем начать спрашивать, как эволюционировала биолюминесценция, которая остается одним из величайших вопросов в естествознании, и как каждая независимая эволюция отличалась».
