80% 的遠洋魚類會發光

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根據PLOS ONE 上發表的一篇新論文，在空曠的海洋中做一條魚就意味著發光：令人震驚的是，80% 的遠洋魚類可以自己發光。更重要的是，這種特性在輻鰭魚譜系中獨立出現了 27 次，這個數字遠高於之前人們的認識或預期。

在沒有陽光的世界裡，魚類反覆找到了發光的方法。但是，為什麼這種能力在海洋中如此普遍，但在陸地脊椎動物中卻不存在呢？

首先，生物發光是有用的。潛在用途可能是無窮無盡的，但融入環境、防禦被捕食、吸引其他生物來捕食，或向你的同類傳送任何數量的資訊可能是最常見的原因。魚類可以透過熒光素（一種蛋白質）和熒光素酶（一種酶）之間的酶反應產生自己的光，從而發出光子，或者它們可以寄生細菌來為它們完成這項工作。但這不可能是全部原因。

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在這項研究中，聖克勞德州立大學、美國自然歷史博物館和堪薩斯大學的科學家比較了來自 300 個不同魚類群體（主要是屬）的 11 個基因片段序列。他們使用計算機程式來幫助他們推斷它們之間最可能的進化關係，然後將這些群體的生物發光狀態疊加到由此產生的家譜樹上。這就是他們的發現

輻鰭魚中的 27 個例子（即，除鯊魚等軟骨骨骼魚類或產生陸地脊椎動物的肉鰭魚類之外的所有魚類）發生在整個海洋中發現的魚類中。它們分佈範圍從深海燈籠魚或鮟鱇魚（它們怪異的誘餌引誘魚類走向厄運），一直到珊瑚礁，天竺鯛和松球魚在那裡輕輕地照亮夜間海洋。由於生物發光似乎也在鯊魚等軟骨魚類中進化過一兩次，因此這種特性實際上可能在海洋脊椎動物中至少進化了 29 次。

根據其中一位作者的說法，生物發光在公海中非常普遍，以至於對於這些魚類來說，生物發光似乎“幾乎是必需的”。事實上，地球上最常見的脊椎動物，一種叫做剛口魚的魚，在世界海洋中以萬億為單位存在（這可不是虛構的），也是生物發光的。

在輻鰭魚的 27 個例子中，有 17 個是由於魚類“誘拐”了發光細菌（一種共生獲得，在上面標記為綠色），這 17 個事件產生了約佔所有生物發光魚類物種 48% 的比例。這樣做可能相對容易，這可以解釋為什麼有如此多的獨立例項。可以在魚類體內生存的生物發光細菌在環境中很常見，而且它們對宿主並不挑剔，似乎很樂意被任何願意餵養和容納它們的魚類收養。

由於生物發光細菌不受魚類的直接控制，如果它們希望調節光芒，它們必須在周圍設計結構（或其他誘導物）。寄生共生細菌的魚類有許多解剖結構來突出、聚焦或控制其細菌產生的光，從快門到視窗再到懸掛的誘餌。這些結構可能透過為進化提供一種閃亮的新玩具，從而促進了這些譜系之間的快速物種形成。事實上，考慮到它們的群體年齡，寄生生物發光細菌的電筒魚、鰺魚和深海鮟鱇魚的物種非常豐富。

魚類獲得光產生的其他八個例子涉及“內在生物發光”，即在沒有細菌幫助的情況下發光的能力（在上面標記為藍色）。但這八個起源事件最終產生了超過一半的可以發光的物種——在 1,510 種發光魚類中約有 785 種。

絕大多數最多樣化的深海魚類群體都源於內在生物發光的進化；幾乎 90% 的物種豐富度極高的群體都發出它們自己產生的光。其中一個群體，網魔魚（聽起來他們應該有自己的 NBA 球隊），甚至設法獲得了兩種型別：一個棲息在它們頭頂的誘餌發出細菌的光芒，而下巴上的觸鬚則發出它們自己產生的光。

透過任何一種方法獲得發光能力，並將光用於交流或識別而非偽裝的群體似乎特別多樣化：最物種豐富的發光魚類譜系中，沒有一個僅將其用於隱藏。在沒有山脈或沙漠等物理屏障來促進物理隔離導致物種形成的地方，像發光的“搭訕用語”這樣的特徵可以為物種透過自然選擇實現多樣化提供一種簡單的方法。措辭上的微小變化可能會對配偶識別和繁殖產生重大影響。

因此，海洋魚類中的生物發光之所以如此普遍，可能不僅是因為魚類擁有一種強大的新能力是有利的，或者與陸地相比，獲得可以發光的細菌很容易，還因為一旦獲得生物發光能力，它就為自然選擇提供了一個簡單的平臺，從而促進了新物種的進化，以及越來越多閃閃發光的魚類。

參考文獻

Davis, Matthew P.，John S. Sparks 和 W. Leo Smith。“海洋魚類生物發光的重複和廣泛進化。”PloS one 11, no. 6 (2016): e0155154.