Phát quang sinh học từ khởi nguyên đại dương

phart quang sinh hoc
Hóa phát quang sinh học (bioluminescence) – hiện tượng phát sáng trong bóng tối ở các sinh vật sống – đã xuất hiện từ thời kỳ Cambri
2 views
[rt_reading_time label="" postfix="phút đọc" postfix_singular="minute"]
Nội dung

Hóa phát quang sinh học (bioluminescence) – hiện tượng phát sáng trong bóng tối ở các sinh vật sống – đã xuất hiện từ thời kỳ Cambri, khoảng 540 triệu năm trước. Các nhà khoa học tin rằng đặc điểm kỳ diệu này ban đầu được dùng trong giao tiếp, tán tỉnh và ngụy trang giữa các loài sinh vật đại dương sơ khai.

Iridogorgia magnispiralis, một loài bạch tuộc biển sâu nổi tiếng có khả năng phát quang. (Ảnh: Smithsonian)
Iridogorgia magnispiralis, một loài bạch tuộc biển sâu nổi tiếng có khả năng phát quang. (Ảnh: Smithsonian)

Theo một nghiên cứu mới, hóa phát quang trong các loài vật dưới biển đã xuất hiện từ 540 triệu năm trước, sớm hơn những ước tính hàng trăm triệu năm.

Andrea Quattrini, phụ trách nghiên cứu về san hô tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Smithsonian, chia sẻ: “Chúng ta thường nghĩ rằng biển sâu là nơi thiếu ánh sáng, và điều này đúng với ánh sáng mặt trời, nhưng nhiều sinh vật dưới đó tự tạo ra nguồn sáng của chúng thông qua một phản ứng hóa học đơn giản gọi là hóa phát quang sinh học.”

Hiện tượng hóa phát quang xuất hiện phổ biến ở nhiều loài sinh vật biển như cá, san hô, sứa và động vật giáp xác. Trên cạn, chúng ta cũng có thể bắt gặp khả năng này ở đom đóm, bọ cánh cứng, nấm, tảo và một số vi khuẩn.

Các nhà khoa học tin rằng hóa phát quang sinh học đã tiến hóa để hỗ trợ giao tiếp, tìm kiếm bạn tình, săn mồi, và ngụy trang.

Việc tìm ra những điểm tương đồng trong trình tự gen giữa các nhóm sinh vật có thể cung cấp manh mối về lịch sử tiến hóa của một đặc điểm hoặc tính trạng. Hóa phát quang có liên quan đến một loại protein mang yếu tố di truyền cao gọi là luciferase, và cho đến nay, hiện tượng này được cho là đã tiến hóa độc lập khoảng 100 lần trong tự nhiên.

Loài bạch tuộc san hô tre Isidella sp. thể hiện khả năng phát quang sinh học ở Bahamas vào năm 2009. (Ảnh: Smithsonian)
Loài bạch tuộc san hô tre Isidella sp. thể hiện khả năng phát quang sinh học ở Bahamas vào năm 2009. (Ảnh: Smithsonian)

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, các nhà khoa học tiết lộ nguồn gốc của hóa phát quang ở một nhóm động vật không xương sống dưới biển được gọi là san hô tám cánh (octocoral).

Danielle DeLeo, cộng sự nghiên cứu tại Đại học Quốc tế Florida, chia sẻ: “Chúng tôi muốn tìm ra thời điểm xuất hiện của hóa phát quang, và san hô tám cánh là một trong những nhóm động vật cổ xưa nhất trên hành tinh có khả năng này. Vì vậy, câu hỏi đặt ra là khi nào chúng phát triển khả năng này?”

Để tìm hiểu, nhóm nghiên cứu đã đặt các hóa thạch san hô tám cánh có hóa phát quang với tuổi đời và đặc điểm riêng biệt lên một cây tiến hóa. Họ sử dụng kết quả này để xác định thời điểm các nhánh tách ra, sau đó lập bản đồ các nhánh có những loài có khả năng phát quang, và sử dụng phân tích thống kê để xác định xem tổ tiên của chúng có khả năng phát sáng trong bóng tối hay không.

Kết quả cho thấy hóa phát quang đã xuất hiện ở san hô tám cánh từ 540 triệu năm trước, thuộc giai đoạn đầu của kỷ Cambri (541 triệu đến 485,4 triệu năm trước). Đây là giai đoạn sự sống trên Trái Đất đang dần phát triển và tiến hóa nhanh chóng.

Phát hiện này mang đến giả thuyết thú vị: Hóa phát quang ban đầu là một phương thức thải độc oxy (chất có tính phản ứng cao và gây hại cho các dạng sống ban đầu), sau đó tiến hóa thành một dạng giao tiếp trong môi trường biển sâu thiếu ánh sáng.

Đánh giá

Về Chuyên trang Thiên Văn & Môi Trường

Thiên Văn Học là mảng kiến thức ad rất say mê và mong muốn chia sẻ với mọi người. Tất cả bài viết trong chuyên mục này do ad biên soạn hoặc biên dịch. Chuyên mục còn cung cấp kiến thức về Biến Đổi Khí Hậu, một vấn đề đang ngày càng nghiêm trọng và hiển hiện với nhân loại chúng ta.