Uit een nieuwe studie van de Tohoku Universiteit in Japan is gebleken dat Parapriacanthus ransonneti, een kleine soort goudoogvis die in de Stille Oceaan leeft, zijn eigen bioluminescerende vermogen verkrijgt door lichtgevende moleculen van zijn prooi te "stelen". Het wordt beschouwd als het enige bekende voorbeeld van een dier dat op deze manier lichtgevende eiwitten "importeert".
Onderzoekers ontdekten door middel van zeer nauwkeurige sequencing van het gehele genoom dat deze kleine vis, ongeveer 7 centimeter lang, het gen mist voor het belangrijkste enzym dat verantwoordelijk is voor bioluminescentie, luciferase, en dat er geen bewijs is dat het gen van andere soorten is verkregen via 'horizontale genoverdracht'. Normaal gesproken vereist bioluminescentie dat het organisme zelf de relevante genen draagt en tot expressie brengt, maar de zeebrasem heeft geen genetische blauwdruk voor de synthese van dit lichtgevende enzym.
Integendeel, het team bevestigde dat deze vis rechtstreeks het luciferase-eiwit verkrijgt dat in het lichaam van de tegenstander is gesynthetiseerd door te jagen op een soort prooi genaamd "zeevuurvlieg" (lichtgevend plankton behorend tot de schaaldieren en ostracoden), en dit "transporteert" naar zijn eigen lichtgevende orgaan voor gebruik. De onderzoekers schreven in het artikel dat deze aanpak betekent dat de goudbrasem zelf geen luciferase kan produceren, maar licht verkrijgt door "het luciferase-eiwit van de prooi te hamsteren en te gebruiken", een fenomeen dat bekend staat als "kleptoproteïnisme".
Dit mechanisme is vergelijkbaar met een soort "stelen" op moleculair niveau. Wanneer de zeebrasem op lichtgevende ostracoden jaagt, verkrijgt hij niet het DNA of de genen van de tegenstander, maar grijpt hij direct de functionele eiwitten die door de tegenstander zijn geproduceerd en plaatst deze opnieuw in zijn eigen weefsels. Dit patroon is uiterst zeldzaam in de natuur en is het enige geval van gewervelde dieren waarvan duidelijk is gemeld dat het functie krijgt door "prooi-eiwitten te stelen".
Onderzoek wijst uit dat deze strategie duidelijke voordelen heeft in de energie-economie. Het in stand houden van een reeks genen en metabolische routes die onafhankelijk luminescerende enzymen en verwante chemische moleculen kunnen produceren, zal een aanzienlijke energielast op organismen leggen. De zeebrasem maakt gebruik van "uitbestede productie" om het dure biochemische syntheseproces aan zijn prooien, zoals zeevuurvliegjes, over te laten. Het is alleen verantwoordelijk voor het opvangen en recyclen van deze kant-en-klare moleculaire ‘hulpbronnen’, waardoor energie wordt bespaard en tegelijkertijd het vermogen wordt verkregen om licht uit te zenden.
Nog verrassender is dat deze bioluminescentie niet wordt gebruikt om partners aan te trekken of prooien te vangen, maar wordt gebruikt voor camouflage en stealth. Het onderzoeksteam legde uit dat roofdieren in schemerig maanverlicht water, wanneer ze van onderaf naar een school vissen kijken, het doelwit kunnen identificeren aan de hand van het silhouet van de vis in het water. Maar zodra de goudoogsnapper de "gestolen" lichtgevende eiwitten in zijn lichaam gebruikt om zijn buik en andere lichtgevende organen te verlichten, kan hij zijn eigen schaduw compenseren onder het achtergrondlicht van het waterlichaam en visueel integreren met de omringende omgeving. Deze strategie wordt 'contraverlichtingscamouflage' genoemd.
In de vastgelegde beelden lieten de onderzoekers het blauwe licht zien dat uit het ventrale oppervlak van de goudoogsnapper komt, en wezen erop dat deze enzymen en chemische moleculen die voor bioluminescentie worden gebruikt, niet door de vis zelf worden gebiosynthetiseerd, maar door prooien worden verkregen door te eten en in het lichaam worden opgeslagen. Deze lichtgevende camouflage in "onzichtbaarheidsmantel"-stijl is een van de meest geavanceerde verhullingsmethoden die in de natuur bekend zijn, en verbetert het vermogen van vissen om roofdieren in de oceaan te ontwijken aanzienlijk.
不过，这种“外包发光”的策略也有前提条件，那就是充金眼鯛必须长期处在有足够“海萤”猎物可供捕食的环境中，才能不断为体内发光系统“补货”。 研究团队指出，每次进食发光介形类，都相当于为体内发光蛋白“加油”，发光强度并非持续不变，而是随着蛋白质消耗和再次进食而不断更新。
De auteurs van het artikel benadrukken dat hun bevindingen erop wijzen dat organismen nieuwe functies direct kunnen verwerven door tijdens de evolutie prooi-eiwitten te "roven" zonder afhankelijk te zijn van horizontale genoverdracht. Op dit moment zijn de specifieke mechanismen voor het ‘kapen’ en transporteren van eiwitten nog niet volledig opgehelderd, maar de gegevens over het hele genoom van de zeebrasem bieden een basisplatform voor verder onderzoek naar de evolutie en het moleculaire mechanisme van het ‘stelende eiwitluminescentie’-systeem.
Dit onderzoek is gepubliceerd in Scientific Reports en een gerelateerd persbericht is officieel uitgebracht door de Tohoku Universiteit in Japan. Wetenschappers zijn van mening dat deze ontdekking niet alleen het traditionele begrip van mensen over bioluminescentie en de verdeling van genfuncties opfrist, maar ook een uniek perspectief biedt om te begrijpen hoe organismen overleven en zich aanpassen in omgevingen met beperkte energie door middel van extreme strategieën voor het behoud van hulpbronnen.