人類對深海的探索越多，就越能發現擁有神奇天賦的動物：生物發光，即產生自身光的能力。
生物發光現象非常普遍，各種機制可能在數億年的時間裡獨立進化了約 100 次。一項發表在《英國皇家學會學報 B 系列》上的新研究追溯了不尋常的動物——八放珊瑚的生物發光現象，並表明這種現象可能在 5 億多年前的海洋中就已進化出來，從而使其首次已知的出現時間比之前計算的早兩倍以上。
對於動物，特別是那些生活在陽光無法到達的深海中的動物來說，生物發光可能關係到生死存亡：例如，它可以引誘獵物和威懾捕食者。生物學家仍在努力瞭解這種現象的全部用途。“我們對我們自己的星球探索得太少了，在海底可能還有更多的生物以我們甚至尚未開始理解的方式利用光，”海洋生物學家伊迪絲·威德爾說，她是非營利組織海洋研究與保護協會的執行長兼高階科學家。“這就是生物發光最讓我感興趣的地方：動物如何利用它來生存。”
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一種名為Iridogorgia magnispiralis的深海生物發光軟珊瑚。
美國國家海洋和大氣管理局海洋探索與研究辦公室/威克島深水奇觀
但是，儘管生物發光現象在今天非常普遍，但研究過去的生物發光現象非常困難，因為它很少在化石中留下痕跡——即使化石仍然存在。例如，被稱為軟珊瑚的八放珊瑚品種不會形成珊瑚通常為人所知的巨大的、岩石狀的珊瑚礁。相反，它們透過分泌一種嵌入微小骨骼狀物質碎片的柔軟結構來構建珊瑚群。這種身體型別意味著軟珊瑚只會留下極小的化石，這對試圖探究其歷史的科學家來說是一個挑戰。
儘管如此，華盛頓特區國家自然歷史博物館的珊瑚館館長安德烈婭·夸特里尼動物學家和她的同事們決心瞭解八放珊瑚中的生物發光是如何以及何時發展起來的。夸特里尼花了大約十年時間測試從海洋中採集的活體八放珊瑚，方法是將這些生物隔離在毯子下或黑暗的房間裡，並用一對實驗室鑷子輕推它們，尋找發光的跡象。
在巴哈馬群島採集到的一種生物發光竹珊瑚（一種軟珊瑚），名為Isidella。
索恩克·約翰森
夸特里尼的團隊將此類結果繪製在一棵進化樹中，該樹顯示了不同的現代八放珊瑚彼此之間的關係，從而使科學家能夠尋找哪些分支可以發光和哪些分支不能發光的模式。透過尋找與這些觀察結果相匹配的最簡單的進化故事，研究人員得出結論，生物發光最有可能在這些動物中只進化過一次。然後，他們使用已被確信屬於特定八放珊瑚型別的稀有化石來將這棵樹紮根於時間之中。分析表明，海洋環境中已知的首次生物發光進化發生在約 5.4 億年前，比之前估計的 2.67 億年前要早得多。
擬議的日期恰好在古生物學家稱為寒武紀大爆發事件之前或期間，當時發生了生物多樣性爆發。大約也是在那個時候，動物首次從淺海遷徙到陽光無法穿透的深海。夸特里尼和威德爾都指出，原始的光感測器也是在這個時期發展起來的，因此生物發光的這種時間線是有道理的。在這種背景下，生物發光成為珊瑚用來迷惑獵物或驚嚇捕食者的交流工具，就像“防盜警報器”一樣，夸特里尼說。
“我認為我們的研究真正指出了一個事實，即它是海洋中最早的交流形式之一——也許真的是地球上最早的交流形式之一，”夸特里尼說。“這是一種非常迷人的交流形式，其核心非常簡單。”
深海生物發光八放珊瑚，Iridogorgia屬（左）。在夏威夷海岸附近的深海中發現的生物發光角珊瑚竹珊瑚（右）。
美國國家海洋和大氣管理局海洋探索與研究辦公室
日本中部大學的生物學家大場雄一研究過生物發光，但沒有參與這項新研究，他說他希望對八放珊瑚生物發光並非獨立多次產生的結論採取更謹慎的態度。如果確實如此，那麼這種現象將比新分析所說的更晚近——大場雄一認為可能只有 4 億到 2 億年曆史。夸特里尼說，八放珊瑚中生物發光的共享機制支援單次進化的觀點。
夸特里尼和她的同事接下來計劃分析構建熒光素酶的基因，熒光素酶是八放珊瑚中負責生物發光的蛋白質。她說，相同的基因同時出現在生物發光和非生物發光八放珊瑚中，因此研究人員希望瞭解其中一些動物似乎是如何失去發光能力的。
這類工作有助於更好地描繪古代地球的生態系統——這對我們今天來說似乎非常陌生——可能是什麼樣子。“想象一下珊瑚發出光芒，肉食性捕食者在午夜的海水中擁有大眼睛的海洋，”大場雄一說。“生命真是太奇妙了。”