«Биолюминесценция довольно распространена в морских глубинах, и многие рыбы, населяющие этот регион, демонстрируют сложные видоспецифичные образцы световых структур», — сказал Джон Спаркс, куратор Отдела ихтиологии Американского музея естественной истории и один из них. соавторы по исследованию. «Но нам еще многое предстоит узнать о том, как эти животные используют биолюминесценцию — для хищничества, маскировки, общения или чего-то еще. Эта новая работа дает представление о том, как это явление могло повлиять на современное биоразнообразие в глубоком открытом океане. "В отличие от суши, где реки, горные хребты и другие физические препятствия могут генетически изолировать животных друг от друга, что со временем приводит к видообразованию, в глубоком открытом океане существует несколько очевидных физических препятствий для воспроизводства и потока генов. Это традиционно считается одной из причин сравнительно низкого уровня богатства видов рыб в глубоководных районах моря.
Например, щетиноротые, которые являются одними из самых распространенных позвоночных на Земле, представлены всего 21 видом. Но это не относится ко всем рыбам.
Рыбы-фонарики, обитающие в той же средней или мезопелагической части океана, разбились на более чем 250 видов.«Сравнение фонарных рыб и щетиноротов идеально подходит для изучения видообразования в морских глубинах. Обе биолюминесцентные группы входят в число самых многочисленных позвоночных на Земле и живут в одной темной среде», — сказал Мэтью Дэвис, научный сотрудник Канзасского университета. ведущий автор исследования. «Разница в количестве видов между этими двумя группами поразительна. Обе используют биолюминесценцию для маскировки, но рыбы-фонарики развили набор световых органов, которые действуют как маяки для общения, что, как показывает наша работа, оказало невероятное влияние на их разнообразие в мире. глубокое море."
Для исследования Спаркс, Дэвис и другие ученые из Университета Канзаса и муниципального колледжа округа Джонсон реконструировали древо жизни рыб с лучевыми плавниками, уделяя особое внимание эволюции биолюминесценции.Многие рыбы излучают свет от органов, называемых фотофорами, которые выглядят как светящиеся пятна на теле.
У фонарных рыб фотофоры присутствуют вентрально вдоль живота, латерально на боку и голове, а также на хвосте. Исследователи обнаружили, что общий предок фонарных рыб, скорее всего, развил эту сложную систему фотофоров в позднем меловом периоде, между 73-104 миллионами лет назад.
Долгое время считалось, что значение фотофоров на нижней стороне мезопелагических рыб обеспечивает камуфляж от плавающих внизу хищников, помогая им сливаться с любым остаточным светом, падающим с поверхности. Но функция фотофоров на боковой стороне тела до сих пор оставалась невыясненной. Используя математические методы, основанные на анатомии рыб, исследователи определили, что паттерны боковых фотофоров на некоторых линиях фонарей достаточно различны, чтобы позволить идентифицировать отдельные виды. Это не относится к фотофорам на животе.
Недавние исследования показали, что рыбы-фонарики способны видеть сине-зеленую биолюминесценцию на расстоянии до 100 футов, что подтверждает идею о том, что боковые фотофоры могут использоваться для межвидовой коммуникации.«В этом исследовании мы показали, что глубоководные рыбы, которые демонстрируют уникальные биолюминесцентные органы, специфичные для каждого вида, такие как фонарные рыбы и стрекозы, также демонстрируют повышенную степень диверсификации», — сказал Лео Смит, помощник куратора ихтиологии в Университете Канзаса и соавтор статьи. «Это говорит нам о том, что биолюминесцентная сигнализация может иметь решающее значение для диверсификации рыб в глубоком море».Чтобы дополнительно проверить эту гипотезу, исследователи планируют записывать образцы мигания фонарей с использованием новейших технологий, таких как дистанционно управляемые транспортные средства, оснащенные подводными камерами со сверхмалым освещением.
Другие инструменты, которые могут помочь в этом типе исследований, включают Exosuit, пилотируемую человеком систему атмосферного дайвинга нового поколения, которая теперь выставлена в Семейном зале океанской жизни Ирмы и Пола Мильштейнов Американского музея естествознания до 5 марта 2014 года.