#Biolumineszenz seit mindestens 540 Millionen Jahren

Glühwürmchen, Leuchtkäfer und verschiedene Meerestiere haben im Laufe der Evolution die Fähigkeit entwickelt, durch eine chemische Reaktion Licht zu erzeugen. Doch wann und bei welchem Tier tauchte die Biolumineszenz erstmals auf? Eine Studie hat nun den Stammbaum der Oktokorallen untersucht, einer Gruppe leuchtender Meerestiere, und kommt zu dem Ergebnis, dass bereits der gemeinsame Vorfahr heutiger Oktokorallen vor 540 Millionen Jahren leuchten konnte. Das verschiebt das älteste Beispiel für Biolumineszenz um fast 300 Millionen Jahre in die Vergangenheit.

Mindestens 94 Mal hat sich die Biolumineszenz im Laufe der Evolution unabhängig voneinander in verschiedenen Lebewesen entwickelt. Vor allem in der Tiefsee ist die Fähigkeit, mit Hilfe einer chemischen Reaktion Licht zu erzeugen, für viele Tiere ein Vorteil. So leuchten verschiedene Arten von Fischen, Quallen und Korallen und nutzen das Licht unter anderem bei der Balz, zur Kommunikation oder bei der Jagd. An Land können wir das Phänomen unter anderem bei Glühwürmchen und Leuchtkäfern sowie bei einigen Pilzen beobachten. Doch wann ist die Biolumineszenz erstmals entstanden?

Leuchtende Korallen

Auf der Suche nach einer Antwort auf diese Frage hat sich ein Team um Danielle DeLeo vom Smithsonian National Museum of Natural History in Washington D.C. einer Gruppe von wirbellosen Meerestieren gewidmet, den sogenannten Oktokorallen. Dabei handelt es sich um winzige Polypen, die sich in großen Kolonien zusammenschließen und gemeinsam formenreiche Skelette bilden. Anders als bei Steinkorallen sind diese aber üblicherweise weich, sodass sie nach dem Tod der Tiere zerfallen und keine dauerhaften Korallenriffe bilden.

Viele der über 3.000 Oktokorallenarten leuchten, wenn sie angestoßen oder anderweitig gestört werden. „Oktokorallen sind eine der ältesten Tiergruppen auf unserem Planeten, von denen man weiß, dass sie Biolumineszenz erzeugen“, sagt DeLeo. Um den evolutionären Anfängen des Phänomens auf den Grund zu gehen, haben sich die Forschenden deshalb auf Spurensuche im Stammbaum dieser Tiergruppe begeben.

Stammbaum rekonstruiert

Anhand der genetischen Daten von 185 Arten von Oktokorallen kartierten DeLeo und ihr Team die evolutionären Beziehungen und ordneten Fossilien anhand ihrer physischen Merkmale in diesen Stammbaum ein. Auf dieser Basis konnten sie bestimmen, wann sich die verschiedenen Abstammungslinien aufspalteten. Dabei berücksichtigten sie jeweils, welche heutigen Arten biolumineszent sind und welche nicht.

„Mit dem Wissen, welche heute lebenden Oktokorallenarten biolumineszent sind, können wir anhand von Statistiken ableiten, ob ihre Vorfahren diese Fähigkeit mit hoher Wahrscheinlichkeit ebenfalls besaßen“, erklärt DeLeos Kollegin Andrea Quattrini. „Je mehr lebende Arten das gleiche Merkmal aufweisen, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass auch ihre Vorfahren dieses Merkmal besaßen, je weiter man in der Zeit zurückgeht.“

Biolumineszenz als evolutionärer Vorteil

Das Ergebnis: Der gemeinsame Vorfahr der heutigen leuchtenden Oktokorallen lebte vor rund 540 Millionen Jahren und war mit hoher Wahrscheinlichkeit bereits selbst biolumineszent. Demnach entstand die Biolumineszenz bereits wesentlich früher als bislang angenommen. Das bisher älteste nachgewiesene Beispiel biolumineszenter Lebewesen waren die Ostrakoden, eine Gruppe winziger Meereskrebstiere, die diese Fähigkeit vor etwa 267 Millionen Jahren entwickelten.

Welchen Zweck genau die Biolumineszenz für die Oktokorallen erfüllt, ist bislang noch unklar. Dass sich diese Fähigkeit seit Jahrmillionen durchgesetzt hat und heute in vielen verschiedenen Arten dieser Gruppe vorkommt, lässt aber darauf schließen, dass sie einen bedeutenden evolutionären Vorteil bedeutet hat. Um weitere Informationen über die Funktion des Leuchtens bei Oktokorallen zu erhalten, plant das Team, in zukünftigen Studien leuchtende Arten mit solchen zu vergleichen, die diese Eigenschaft wieder verloren haben. Auf diese Weise hoffen die Forschenden herauszufinden, welche ökologischen Umstände das Leuchten begünstigen.

Quelle: Danielle DeLeo (Smithsonian National Museum of Natural History, Washington D.C) et al., Proceedings of the Royal Society B, doi: 10.1098/rspb.2023.2626

© wissenschaft.de – Elena Bernard