Першими тваринами, які освоїли біолюмінесценцію, виявилися восьмипроменеві корали. Це сталося вже на рубежі кембрію, приблизно 542 мільйони років тому, що на 275 мільйонів років раніше попередніх оцінок.
Такого висновку дійшли зоологи, реконструювавши ознаки останнього спільного предка всіх сучасних шестипроменевих коралів. Біолюмінесценція широко поширена в цій групі й сьогодні – а ось споріднені їм шестипроменеві корали рідко виявляють здібності до світіння. Результати дослідження опубліковані в статті для журналу Proceedings of the Royal Society B.
Багато живих організмів, від бактерій і грибів до комах і риб, мають здатність до біолюмінесценції – тобто вміють виробляти світло завдяки окисленню субстратів-люциферинів за участю ферментів – люцифераз. Ця здатність допомагає їм спілкуватися з родичами, залучати здобич і захищатися від хижаків. За оцінками вчених, біолюмінесценція незалежно виникала в різних еволюційних групах близько ста разів. Наприклад, морські променепері риби (Actinopterygii) за останні 150 мільйонів років набували цієї здатності 27 разів. А найдавнішими тваринами, які навчилися біолюмінесціювати, досі вважалися черепашкові рачки (Ostracoda). Вони почали світитися в пермському періоді, близько 267 мільйонів років тому.
Команда зоологів під керівництвом Даніелли Делео (Danielle M. DeLeo) зі Смітсонівського інституту вирішила вивчити походження біолюмінесценції у ще однієї групи тварин – коралових поліпів (Anthozoa). На сьогодні здатність виробляти світло зафіксована у представників 33 родів восьмипроменевих коралів (Octocorallia) і шести родів шестипроменевих коралів (Hexacorallia). Ймовірно, вона допомагає їм подавати сигнали мутуалістичним організмам або залучати здобич. При цьому насамперед біолюмінесценція поширена серед коралів, які мешкають на глибинах понад 200 метрів, в умовах нестачі сонячного світла.
Делео та її колеги проаналізували відомості про здібності різних видів коралових поліпів до біолюмінесценції, отримані у 2014-2023 роках під час експедицій до берегів Північної Америки, Ірландії та Японії. Крім того, до вибірки включили дані з наукової літератури. У результаті автори уточнили попередні оцінки і дійшли висновку, що світитися вміють представники 32 родів Octocorallia і восьми родів Hexacorallia (слід зазначити, що ці групи розійшлися близько 770 мільйонів років тому). При цьому серед шестипроменевих коралів біолюмінесценція відзначена лише в загонах актиній (Actiniaria) і зоантарій (Zoantharia), які відокремилися від інших загонів класу 430-515 мільйонів років тому. У чотирьох інших загонах Hexacorallia види, що світяться, невідомі. Серед восьмипроменевих коралів біолюмінесценція поширена набагато ширше, особливо у видів, що населяють глибини 500-2000 метрів і близько 3300 метрів.
На наступному етапі дослідники провели філогенетичну реконструкцію і з’ясували, що загальний предок усіх восьмипроменевих коралів, який жив на мілководдях приблизно 542 мільйони років тому, тобто за кілька мільйонів років до початку кембрію, вже мав біолюмінесценцію. Пізніше багато його нащадків, наприклад, усі представники загону Malacalcyonacea, втратили здатність виробляти світло. З іншого боку, загальний предок загону Scleralcyonacea, що жив близько 460 мільйонів років тому, мав біолюмінесценцію – і ця ознака досі широко представлена серед його нащадків. Загалом у групах восьмипроменевих коралів, предки яких жили на великих глибинах і вміли світитися, біолюмінесценція зберігається частіше, ніж у групах, що мають мілководне походження. Дослідники припускають, що біолюмінесценція навіть якимось чином сприяла диверсифікації глибоководних коралів.
Результати дослідження демонструють, що біолюмінесценція з’явилася в царстві тварин за кілька мільйонів років до початку кембрію, на 275 мільйонів років раніше, ніж вважалося раніше. При цьому першими тваринами, що світяться, були восьмипроменеві корали. Можливо, здатність випромінювати світло допомагала їм відлякувати ворогів або подавати сигнали мутуалістам. Не виключено, що біолюмінесценція з’явилася як механізм захисту від вільних радикалів. У такому разі світіння спочатку було всього лише побічним продуктом цього процесу, але потім стало виконувати цілу низку важливих функцій. Дослідники також припускають, що біолюмінесценція могла виникнути ще раніше, наприклад, у гребневиків (Ctenophora), однак, щоб зрозуміти, чи так це, потрібні додаткові дані.