彩虹礁奇观揭秘：发光鱼类跨越1.12亿年的演化传奇

这项新研究还揭示，在海洋鱼类中，生物荧光现象——即生物体吸收光线，将其转化，并以不同颜色发射出来——所涉及的色彩种类比之前报道的更为丰富，涵盖了绿色、黄色、橙色和红色的多种波长。

"研究人员早已知道生物荧光在海洋动物中相当普遍，从海龟到珊瑚，尤其是鱼类，"博物馆理查德·吉尔德研究生院的博士生、两项新研究的主要作者艾米丽·卡尔表示。"但要真正弄清这些物种为何以及如何使用这种独特适应性——无论是为了伪装、捕食还是繁殖——我们需要了解其背后的进化历程，以及当前生物荧光的范围。"

在《自然·通讯》期刊的研究中，卡尔领导了对所有已知生物荧光真骨鱼类的全面调查——真骨鱼类是现存脊椎动物中数量最庞大的类群。调查最终列出了459种生物荧光物种，其中包括48种此前未知具有生物荧光能力的物种。研究人员发现，生物荧光在海洋真骨鱼类中独立演化了超过100次，估计可追溯至约1.12亿年前，最早的实例出现在鳗类中。

研究团队还发现，栖息于珊瑚礁及其周边的鱼类演化出生物荧光的速度约是非礁栖物种的10倍，荧光物种数量的增长紧随发生在约6600万年前的白垩纪-古近纪（K-Pg）灭绝事件之后，该事件导致所有非鸟类恐龙灭绝。

"这一趋势与现代珊瑚主导的礁区兴起以及鱼类对礁区的快速拓殖相吻合，后者发生在K-Pg灭绝事件导致珊瑚多样性显著丧失之后，"卡尔说。"这些关联性表明，现代珊瑚礁的出现可能促进了与礁区相关的真骨鱼类荧光多样性的发展。"

本研究报告的459种已知生物荧光真骨鱼类中，大多数与珊瑚礁相关。

在《公共科学图书馆·综合》期刊的研究中，卡尔及其同事采用配备紫外线和蓝光激发光源及发射滤光片的专业摄影装置，检测了博物馆鱼类学藏品中鱼类发出的光波长。这些标本是过去十五年间博物馆在所罗门群岛、格陵兰岛和泰国考察时采集的，此前虽观测到荧光现象，但其生物荧光发射的全谱范围尚属未知。

新研究揭示了真骨鱼类发射荧光的色彩多样性远超既往报道——某些科展现出至少六个不同的荧光发射峰，对应跨越多种颜色的波长。

"我们在大量荧光鱼类中观察到的显著差异性可能意味着，这些动物基于物种特异性的荧光发射模式，运用着极其多样且精密的信号系统，"博物馆馆长、新研究的作者之一兼卡尔的导师约翰·斯帕克斯说。"如这些研究表明，生物荧光在海洋鱼类中既普遍存在又具有惊人的表型变异性。我们真正希望进一步了解的是，荧光在这些高度多样化的海洋谱系中如何发挥作用，及其在物种分化中的作用。"

研究人员还指出，本研究中发现的多种荧光发射波长可能有助于识别新型荧光分子，这些分子常规应用于生物医学领域，包括荧光引导的疾病诊断与治疗。

参与此项研究的其他作者包括：博物馆和内布拉斯加大学林肯分校的雷内·马丁；克莱姆森大学的梅森·瑟曼；加州州立大学的卡莉·科恩；乔治华盛顿大学的乔纳森·惠；巴鲁克学院及纽约市立大学研究生中心的大卫·格鲁伯；罗格斯大学的泰特·斯帕克斯。

所罗门群岛的研究工作获得美国国家科学基金会资助，项目编号DEB-1257555。

博物馆衷心感谢达利奥基金会对首届Explore21考察的慷慨支持。

博物馆的Exlopre21计划获得凯瑟琳·P·肯普纳与小托马斯·L·肯普纳的重要领导性捐助。

2019年康斯坦丁·S·尼亚尔霍斯格陵兰考察由斯塔夫罗斯·尼亚尔霍斯基金会慷慨资助。

泰国研究由博物馆和美国国家科学基金会研究生研究奖学金计划资助，项目编号DEB-1938103。

本研究的额外资金由美国国家科学基金会提供，项目编号DGE-1746914。