日本团队发明“偷光”小鱼 从猎物中获取荧光蛋白实现隐身假装

研究人员经由过程高精度全基因组测序发明，这种体长约7厘米的小鱼本身缺乏负责生物发光关键酶——荧光素酶（luciferase）的基因，也没有任何经由过程“程度基因转移”从其他物种获取该基因的证据。 平日情况下，生物发光须要生物体自身携带并表达相干基因，而充金眼鯛却完全不具备用于合成这种发光酶的遗传蓝图。

相反，团队证实，这种鱼经由过程捕食一种被称为“海萤”（属于甲壳纲、介形类的发光浮游生物）的猎物，直接获取已经在对方体内合成完毕的荧光素酶蛋白，并将其“转运”到自身的发光器官中加以应用。 研究人员在论文中写道，这种做法意味着充金眼鯛自身无法临盆荧光素酶，而是经由过程“囤积并应用猎物的荧光素酶蛋白”来实现发光，这种现象被称为“盗蛋白现象”（kleptoproteinism）。

这套机制类似于一种分子层面的“偷盗”。充金眼鯛在捕食发光介形类时，不去获取对方的DNA或基因，而是直接攫取对方已经临盆好的功能性蛋白质，并在自身组织中从新安排。 这种模式在天然界极为罕有，是今朝独一被明白报道为经由过程“窃取猎物蛋白”获得功能的脊椎动物案例。

研究指出，这一策略在能量经济学上具有明显优势。保持一整套能自立临盆发光酶及相干化学分子的基因和代谢门路，将给生物体带来不小的能量包袱。 充金眼鯛则经由过程“外包临盆”，把昂贵的生物化学合成过程留给海萤等猎物本身完成，本身只负责捕食并收受接收这些现成的分子“资本”，从而在节约能量的同时获得发光才能。

更令人不测的是，这种生物发光并非用来吸引妃耦或诱捕猎物，而是用于假装和隐身。研究团队解释，在昏暗的月光水域，当掠食者从下方仰望鱼群时，可以经由过程鱼体在水中的剪影辨认目标。 但一旦充金眼鯛应用体内“偷来”的发光蛋白点亮自身腹部等发光器官，就能在水体背景光下抵消自身的暗影，从视觉上与四周情况融为一体，这种策略被称为“倒映明假装”（counterillumination）。

在拍摄到的影像中，研究人员展示了充金眼鯛腹面发出蓝色光的画面，并指出这些用于生物发光的酶和化学分子并非由鱼体自身生物合成，而是经由过程进食从猎物中获得并保存在体内。 这种“隐身大氅”式的发光假装，是天然界已知最精细的隐蔽手段之一，大年夜大年夜晋升了鱼群在海洋中躲避捕食者的才能。

不过，这种“外包发光”的策略也有前提前提，那就是充金眼鯛必须经久处在有足够“海萤”猎物可供捕食的情况中，才能赓续为体内发光体系“补货”。 研究团队指出，每次进食发光介形类，都相当于为体内发光蛋白“加油”，发光强度并非持续不变，而是跟着蛋白质消费和再次进食而赓续更新。

论文作者强调，他们的发明注解，生物在进化过程中可以在不依附程度基因转移的情况下，直接经由过程“掠夺”猎物蛋白来获得新功能。 今朝，具体的蛋白质“劫持”和运输机制尚未完全解释，但充金眼鯛的全基因组数据为进一步研究“盗蛋白发光”体系的演变和分子机理供给了基本平台。

这项研究已揭橥于《Scientific Reports》，并由日本东北大年夜学官方宣布相干消息通稿。 科学家认为，这一发明不仅刷新了人们对生物发光和基因功能分派的传统认知，也为懂得生物若何经由过程极端“资本节约”策略在能量有限的情况中生计和适应供给了一个独特视角。