Novas pesquisas lideradas por cientistas do Museu Americano de História Natural lança luz sobre as origens antigas da biofluorescência em peixes e a variedade de cores brilhantes envolvidas nesse fenômeno biológico. Detalhado em dois estudos complementares publicados recentemente em Comunicações da natureza e PLoS umos resultados sugerem que a biofluorescência remonta a pelo menos 112 milhões de anos e, desde então, evoluiu independentemente mais de 100 vezes, com a maioria dessa atividade acontecendo entre os peixes que vivem em recifes de coral.
O novo trabalho também revela que em peixes marinhos, a biofluorescência – que ocorre quando um organismo absorve luz, a transforma e emite como uma cor diferente – envolve uma variedade maior de cores do que o relatado anteriormente, abrangendo vários comprimentos de onda de verde, amarelo, laranja e vermelho.
“Os pesquisadores sabem há algum tempo que a biofluorescência é bastante difundida em animais marinhos, de tartarugas marinhas a corais e especialmente entre os peixes”, disse Emily Carr, Ph.D. Aluno da Escola de Pós -Graduação de Richard Gilder do museu e o principal autor dos dois novos estudos. “Mas para realmente chegar à raiz do porquê e de como essas espécies usam essa adaptação única – seja para camuflagem, predação ou reprodução – precisamos entender a história evolutiva subjacente, bem como o escopo da biofluorescência como existe atualmente”.
Para o Comunicações da natureza Estudo, Carr liderou uma pesquisa abrangente de todos os teleonses biofluorescentes conhecidos – um tipo de peixe ósseo que compõe de longe o maior grupo de vertebrados vivos hoje. Isso resultou em uma lista de 459 espécies biofluorescentes, incluindo 48 espécies que antes eram desconhecidas como biofluorescentes. Os pesquisadores descobriram que a biofluorescência evoluiu mais de 100 vezes nos teleósteos marinhos e é estimada em cerca de 112 milhões de anos, com a primeira instância ocorrendo nas enguias.
A equipe também descobriu que as espécies de peixes que vivem nos recifes de coral evoluem a biofluorescência de coral ou ao redor de cerca de 10 vezes a taxa de espécies que não são de refrigerantes, com um aumento no número de espécies fluorescentes após a extinção do Cretáceo-Paleogene (K-PG).
“Essa tendência coincide com a ascensão dos modernos recifes dominados por corais e a rápida colonização dos recifes por peixes, que ocorreram após uma perda significativa de diversidade de corais na extinção K-PG”, disse Carr. “Essas correlações sugerem que o surgimento de recifes de coral modernos poderia ter facilitado a diversificação da fluorescência em peixes teleostes associados a recifes”.
Dos 459 teleonses biofluorescentes conhecidos relatados neste estudo, a maioria está associada a recifes de coral.
Para o PLoS um Estudo, Carr e colegas usaram uma configuração de fotografia especializada com luzes de excitação ultravioleta e azul e filtros de emissão para observar os comprimentos de onda da luz emitidos por peixes na coleção de ictyologia do museu. Coletados na última década e meia em expedições de museus para as Ilhas Salomão, Groenlândia e Tailândia, os espécimes no estudo foram observados anteriormente fluorescendo, mas toda a gama de suas emissões biofluorescentes era desconhecida.
O novo trabalho revela muito mais diversidade de cores emitidas por teleóstos – algumas famílias que exibem pelo menos seis picos de emissão fluorescentes distintos, que correspondem aos comprimentos de onda em várias cores – do que o relatado anteriormente.
“A variação notável que observamos em uma ampla variedade desses peixes fluorescentes pode significar que esses animais usam sistemas de sinalização incrivelmente diversos e elaborados com base em padrões de emissão fluorescentes específicos de espécies”, disse o curador do museu John Sparks, autor dos novos estudos e consultor de Carr. “Como esses estudos mostram, a biofluorescência é difundida e incrivelmente fenotipicamente variável entre os peixes marinhos. O que realmente gostaríamos de entender melhor é como as funções de fluorescência nessas linhagens marinhas altamente variáveis, bem como seu papel na diversificação”.
Os pesquisadores também observam que os numerosos comprimentos de onda de emissões fluorescentes encontradas neste estudo podem ter implicações para identificar novas moléculas fluorescentes, que são rotineiramente usadas em aplicações biomédicas, incluindo diagnóstico e terapia de doenças guiadas por fluorescência.
Outros autores envolvidos neste trabalho incluem Rene Martin, do Museu e da Universidade de Nebraska-Lincoln; Mason Thurman, da Universidade Clemson; Karly Cohen, da California State University; Jonathan Huie, da Universidade George Washington; David Gruber, do Baruch College e do Centro de Pós -Graduação, Universidade da Cidade de Nova York; e Tate Sparks, Universidade Rutgers.
A pesquisa nas Ilhas Salomão foi apoiada pela National Science Foundation sob o número de concessão Deb-1257555.
O museu reconhece muito a Fundação Dalio por seu apoio generoso da expedição inaugural do Explore21.
A iniciativa Exlopre21 do Museu é generosamente apoiada pelas contribuições de liderança de Katheryn P. e Thomas L. Kempner, Jr.
A expedição de Constantine S. Niarchos de 2019 à Groenlândia foi generosamente apoiada pela Fundação Stavros Niarchos.
A pesquisa na Tailândia foi financiada pelo Museu e pelo Programa da National Science Foundation Research Fellowship, sob o número de concessão Deb-1938103.
O financiamento adicional para este trabalho foi fornecido pela National Science Foundation sob o número de concessão DGE-1746914.
