80% 的远洋鱼类会发光

本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点

根据PLOS ONE 上发表的一篇新论文，在空旷的海洋中做一条鱼就意味着发光：令人震惊的是，80% 的远洋鱼类可以自己发光。更重要的是，这种特性在辐鳍鱼谱系中独立出现了 27 次，这个数字远高于之前人们的认识或预期。

在没有阳光的世界里，鱼类反复找到了发光的方法。但是，为什么这种能力在海洋中如此普遍，但在陆地脊椎动物中却不存在呢？

首先，生物发光是有用的。潜在用途可能是无穷无尽的，但融入环境、防御被捕食、吸引其他生物来捕食，或向你的同类发送任何数量的信息可能是最常见的原因。鱼类可以通过荧光素（一种蛋白质）和荧光素酶（一种酶）之间的酶反应产生自己的光，从而发出光子，或者它们可以寄生细菌来为它们完成这项工作。但这不可能是全部原因。

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在这项研究中，圣克劳德州立大学、美国自然历史博物馆和堪萨斯大学的科学家比较了来自 300 个不同鱼类群体（主要是属）的 11 个基因片段序列。他们使用计算机程序来帮助他们推断它们之间最可能的进化关系，然后将这些群体的生物发光状态叠加到由此产生的家谱树上。这就是他们的发现

辐鳍鱼中的 27 个例子（即，除鲨鱼等软骨骨骼鱼类或产生陆地脊椎动物的肉鳍鱼类之外的所有鱼类）发生在整个海洋中发现的鱼类中。它们分布范围从深海灯笼鱼或鮟鱇鱼（它们怪异的诱饵引诱鱼类走向厄运），一直到珊瑚礁，天竺鲷和松球鱼在那里轻轻地照亮夜间海洋。由于生物发光似乎也在鲨鱼等软骨鱼类中进化过一两次，因此这种特性实际上可能在海洋脊椎动物中至少进化了 29 次。

根据其中一位作者的说法，生物发光在公海中非常普遍，以至于对于这些鱼类来说，生物发光似乎“几乎是必需的”。事实上，地球上最常见的脊椎动物，一种叫做刚口鱼的鱼，在世界海洋中以万亿为单位存在（这可不是虚构的），也是生物发光的。

在辐鳍鱼的 27 个例子中，有 17 个是由于鱼类“诱拐”了发光细菌（一种共生获得，在上面标记为绿色），这 17 个事件产生了约占所有生物发光鱼类物种 48% 的比例。这样做可能相对容易，这可以解释为什么有如此多的独立实例。可以在鱼类体内生存的生物发光细菌在环境中很常见，而且它们对宿主并不挑剔，似乎很乐意被任何愿意喂养和容纳它们的鱼类收养。

由于生物发光细菌不受鱼类的直接控制，如果它们希望调节光芒，它们必须在周围设计结构（或其他诱导物）。寄生共生细菌的鱼类有许多解剖结构来突出、聚焦或控制其细菌产生的光，从快门到窗口再到悬挂的诱饵。这些结构可能通过为进化提供一种闪亮的新玩具，从而促进了这些谱系之间的快速物种形成。事实上，考虑到它们的群体年龄，寄生生物发光细菌的电筒鱼、鲹鱼和深海鮟鱇鱼的物种非常丰富。

鱼类获得光产生的其他八个例子涉及“内在生物发光”，即在没有细菌帮助的情况下发光的能力（在上面标记为蓝色）。但这八个起源事件最终产生了超过一半的可以发光的物种——在 1,510 种发光鱼类中约有 785 种。

绝大多数最多样化的深海鱼类群体都源于内在生物发光的进化；几乎 90% 的物种丰富度极高的群体都发出它们自己产生的光。其中一个群体，网魔鱼（听起来他们应该有自己的 NBA 球队），甚至设法获得了两种类型：一个栖息在它们头顶的诱饵发出细菌的光芒，而下巴上的触须则发出它们自己产生的光。

通过任何一种方法获得发光能力，并将光用于交流或识别而非伪装的群体似乎特别多样化：最物种丰富的发光鱼类谱系中，没有一个仅将其用于隐藏。在没有山脉或沙漠等物理屏障来促进物理隔离导致物种形成的地方，像发光的“搭讪用语”这样的特征可以为物种通过自然选择实现多样化提供一种简单的方法。措辞上的微小变化可能会对配偶识别和繁殖产生重大影响。

因此，海洋鱼类中的生物发光之所以如此普遍，可能不仅是因为鱼类拥有一种强大的新能力是有利的，或者与陆地相比，获得可以发光的细菌很容易，还因为一旦获得生物发光能力，它就为自然选择提供了一个简单的平台，从而促进了新物种的进化，以及越来越多闪闪发光的鱼类。

参考文献

Davis, Matthew P.，John S. Sparks 和 W. Leo Smith。“海洋鱼类生物发光的重复和广泛进化。”PloS one 11, no. 6 (2016): e0155154.