Зачем светятся светлячки?

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Меня всегда интересовал вопрос — зачем светятся светлячки теплыми летними ночами? Они же становятся хорошо видны хищникам. Этот вопрос, но в несколько другой, более корректной интерпретации волнует и биологов.

Около двух тысяч видов светлячков обитают в разных частях света. В их брюшке, в специальном светящемся органе, происходит биохимическая реакция, порождающая люминесценцию. Биологи полагают, что сегодня этим свечением жуки привлекают партнеров по спариванию. Но ведь светятся и личинки, и яйца, и куколки, которые размножением пока не озабочены. Значит, эта биолюминесценция появилась ради других целей.

Тогда биологи предположили, что своим свечением эти жуки предупреждали хищников, что они ядовиты. То есть отпугивали хищников, а не привлекали. Интересно, что эту гипотезу никто не проверял, пока недавно за нее не взялись ученые из Университета Вестлейк в Чжэцзяне, Китай.

Они разумно рассудили, что если светлячки развили биолюминесценцию как предупреждение о своих токсинах, то можно ожидать, что синтез ядов появился одновременно или раньше, чем биолюминесценция. Решили проверить.

Команда собрала данные о геномах 41 вида светлячков и провела поиск ядовитых стероидов люцибуфагинов, которые должны запускать свечение, чтобы отпугнуть хищников. Геномный анализ показал, что эти токсины появились после того, как биолюминесценция уже работала вовсю.

Но если ухаживание за партнерами и отпугивание хищников не были причинами появления биолюминесценции, то почему жуки начали светиться? Подсказка кроется в самом веществе люциферин, которое, собственно, и светится. Оказывается, оно может действовать как антиоксидант. И, судя по всему, события разворачивались следующим образом.

В то время, когда эволюционировали предки светлячков, содержание кислорода в атмосфере резко повысилось. Континентальная среда тогда была жаркой и колебалась между экстремально влажными и засушливыми сезонами. Судя по всему, люциферин и биолюминесцентная реакция могли изначально появиться, чтобы противостоять усиливающемуся окислительному стрессу в жаркой и сухой среде. А потом светлячки адаптировались и стали использовать новый инструмент для поиска партнера и отпугивания хищников (PNAS Nexus). Похоже на правду.