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这些鲨鱼使用独特的分子来发绿光

在海洋的深处,某些鲨鱼物种将海洋的蓝光转化为明亮的绿色,只有其他鲨鱼可以看到 - 但它们之前的生物荧光方式尚不清楚。在8月8日发表在iScience期刊上的一项研究中,研究人员已经确定了鲨鱼明亮的绿色色调的原因:

一个以前不为人知的小分子代谢物家族。这种生物荧光机制不仅与大多数海洋生物的发光方式不同,而且还可能对鲨鱼起到其他有用的作用,包括帮助它们在海洋中识别彼此并对抗微生物感染。

“研究海洋中的生物荧光就像一部不断发展的神秘小说,随着我们向前推进研究,提供了新的线索,”纽约城市大学教授,该研究的共同作者David Gruber说。“在我们第一次报告膨胀的鲨鱼是生物荧光后,我的合作者和我决定深入研究这个话题。我们想要了解更多关于它们的生物荧光对他们意味着什么。”

格鲁伯与耶鲁大学教授杰森克劳福德合作,该研究的共同作者,专注于两种鲨鱼 - 膨胀鲨鱼和连锁猫鲨。他们注意到鲨鱼的皮肤有两种色调 - 浅色和深色 - 并从两种皮肤类型中提取化学物质。他们发现的是一种仅存在于浅色皮肤中的荧光分子。

“这项研究的令人兴奋的部分是描述了一种来自鲨鱼的全新海洋生物荧光形式 - 一种基于溴化色氨酸 - 犬尿氨酸的小分子代谢物,”Gruber说。

已知这些类型的小分子代谢物是荧光和激活途径,类似于在其他脊椎动物中在中枢神经系统和免疫系统中起作用的途径。但在鲨鱼中,新型小分子荧光变体可以解释其较浅皮肤的生物物理和光谱特性。Gruber说,这种机制不同于上层海洋中的动物,如水母和珊瑚,它们通常使用绿色荧光蛋白作为将蓝光转换成其他颜色的机制。

“这是一个完全不同的系统,让他们看到对方看不到其他动物无法接触到的东西。他们对世界的看法完全不同,因为他们的皮肤表现出的这些生物荧光特性以及他们的眼睛可以检测到的, “克劳福德说。“想象一下,如果我是鲜绿色,但只有你能看到我是亮绿色,但其他人不能。”

克劳福德说,这些分子还可以用于多种其他目的,包括帮助鲨鱼在海洋中识别彼此并可能提供针对微生物感染的保护。

“这些生物荧光分子显示出抗菌特性也很有意思。这些猫鲨生活在海底,但我们看不到任何生物污染或生长,所以这可以帮助解释鲨鱼皮的另一个惊人特征,”Gruber说。“这项研究开启了与生物荧光在中枢神经系统信号传导,对微生物感染的恢复能力和光保护方面的潜在功能相关的新问题。”

虽然该研究主要关注两种生物荧光鲨鱼物种,但Gruber和Crawford希望更广泛地探索海洋动物的生物发光和生物荧光特性,这最终会导致新的成像技术的发展。

“如果你能利用海洋动物必须发光的能力,你可以在实验室或医学中产生成像分子系统。成像是一个非常重要的生物医学目标,这些类型的系统有助于推动未来,”克劳福德说。

“鲨鱼是很好的动物,已经存在了4亿多年。鲨鱼不断吸引人类,它们拥有如此多的神秘和超级大国,”格鲁伯说。“这项研究突显了鲨鱼的另一个谜团,我希望这能激发我们更多地了解他们的秘密,并努力更好地保护他们。”

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