生物発光は、生物による光の生産と放出です。これは海洋で一般的な現象であり、すべての動物の90％以上が光を生成すると推定されています。壮大な自然光のショーを提供することに加えて、生物発光には、仲間を引き付けたり、食べ物を見つけたり、捕食者を避けたりするなど、多くの重要な機能があります。
生物発光の進化は、生物の異なるグループで複数回独立して発生した複雑なプロセスです。以前の研究では、環境条件、生態学的相互作用、遺伝的制約など、生物発光の進化に影響を与える可能性のあるいくつかの重要な要因が特定されています。
この研究では、研究者は新しいアプローチを使用して、生物発光の進化を分析しました。彼らは、ルシフェラーゼと呼ばれる生物発光タンパク質の大規模なグループに焦点を合わせました。ルシフェラーゼは、光を生成する化学反応を触媒する酵素です。研究者は、細菌、魚、昆虫を含む幅広い生物からのルシフェラーゼの分子構造と機能を分析しました。
研究者たちは、分子ネットワークの中心であるルシフェラーゼは、時間の経過とともにより複雑な光放出パターンを進化させる傾向があることを発見しました。これは、生物発光の進化が分子ネットワーク内のルシフェラーゼの接続性に影響されることを示唆しています。
この研究の発見は、他の生物系における複雑な特性の進化を理解するために重要な意味を持っています。また、生物発光が将来どのように進化するかを予測するための新しいフレームワークも提供します。
「私たちの研究は、複雑な特性の進化に関する新しい窓を提供します」と、Skoltech教授のKonstantin Luzyanin教授は言います。 「分子ネットワーク内のタンパク質の接続性が、光放出の複雑なパターンの進化に影響を与える可能性があることを示しています。これは、ネットワーク接続が他の生物系における複雑な特性の進化において一般的な役割を果たす可能性があることを示唆しています。」
