Οι επιστήμονες δείχνουν ότι η εξέλιξη των σύνθετων βιοφωταύγεια χαρακτηριστικών μπορεί να είναι προβλέψιμη

Οι επιστήμονες της Skoltech σε συνεργασία με συναδέλφους από την Ελβετία, τη Γερμανία και τις ΗΠΑ πρότειναν ένα νέο εννοιολογικό πλαίσιο για την πρόβλεψη της εξέλιξης των σύνθετων βιοφωταύγεια χαρακτηριστικών. Οι ερευνητές ανέλυσαν δεδομένα σχετικά με την εξέλιξη μιας μεγάλης ομάδας βιοφωταύγειας πρωτεϊνών και διαπίστωσαν ότι οι πρωτεΐνες που είναι πιο κεντρικές στα μοριακά δίκτυα τείνουν να εξελίσσουν πιο σύνθετα πρότυπα εκπομπής φωτός με την πάροδο του χρόνου. Τα ευρήματα της μελέτης αναφέρονται στις επικοινωνίες _Nature.

Η βιοφωταύγεια είναι η παραγωγή και η εκπομπή φωτός από έναν ζωντανό οργανισμό. Είναι ένα κοινό φαινόμενο στον ωκεανό, όπου εκτιμάται ότι πάνω από το 90% όλων των ζώων παράγουν φως. Εκτός από την παροχή μιας θεαματικής εμφάνισης φυσικού φωτός, η βιοφωταύγεια έχει πολλές σημαντικές λειτουργίες, όπως η προσέλκυση συντρόφων, η εύρεση τροφίμων και η αποφυγή των θηρευτών.

Η εξέλιξη της βιοφωταύγειας είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που έχει συμβεί ανεξάρτητα πολλές φορές σε διαφορετικές ομάδες οργανισμών. Προηγούμενες μελέτες έχουν εντοπίσει αρκετούς βασικούς παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την εξέλιξη της βιοφωταύγειας, όπως οι περιβαλλοντικές συνθήκες, οι οικολογικές αλληλεπιδράσεις και οι γενετικοί περιορισμοί.

Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια νέα προσέγγιση για να αναλύσουν την εξέλιξη της βιοφωταύγειας. Επικεντρώθηκαν σε μια μεγάλη ομάδα βιοφωταύγεια πρωτεϊνών που ονομάζονται λουσιφερώσεις. Οι λουσιφεράσες είναι ένζυμα που καταλύουν τη χημική αντίδραση που παράγει φως. Οι ερευνητές ανέλυσαν τη μοριακή δομή και τη λειτουργία των λουσιφερώσεων από ένα ευρύ φάσμα οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων, των ψαριών και των εντόμων.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι λουσιφεράσεις που είναι οι περισσότεροι κεντρικοί στα μοριακά δίκτυα τείνουν να εξελίσσουν πιο σύνθετα πρότυπα εκπομπής φωτός με την πάροδο του χρόνου. Αυτό υποδηλώνει ότι η εξέλιξη της βιοφωταύγειας επηρεάζεται από τη συνδεσιμότητα των λουσιφερώσεων εντός των μοριακών δικτύων.

Τα ευρήματα αυτής της μελέτης έχουν σημαντικές επιπτώσεις στην κατανόηση της εξέλιξης των σύνθετων χαρακτηριστικών σε άλλα βιολογικά συστήματα. Παρέχουν επίσης ένα νέο πλαίσιο για την πρόβλεψη του τρόπου με τον οποίο η βιοφωταύγεια μπορεί να εξελιχθεί στο μέλλον.

"Η μελέτη μας παρέχει ένα νέο παράθυρο στην εξέλιξη σύνθετων χαρακτηριστικών", λέει ο καθηγητής Skoltech Konstantin Luzyanin, ο ανώτερος συγγραφέας του χαρτιού. "Δείχνουμε ότι η συνδεσιμότητα των πρωτεϊνών εντός των μοριακών δικτύων μπορεί να επηρεάσει την εξέλιξη σύνθετων προτύπων εκπομπής φωτός. Αυτό υποδηλώνει ότι η συνδεσιμότητα του δικτύου μπορεί να διαδραματίσει γενικό ρόλο στην εξέλιξη σύνθετων χαρακτηριστικών σε άλλα βιολογικά συστήματα".