Eine neue Studie der Tohoku-Universität in Japan ergab, dass Parapriacanthus ransonneti, eine kleine im Pazifischen Ozean lebende Goldaugenfischart, seine eigene Biolumineszenzfähigkeit erhält, indem er seiner Beute lumineszierende Moleküle „stiehlt“. Es gilt als das einzige bekannte Beispiel eines Tieres, das auf diese Weise Leuchtproteine „importiert“.
Forscher fanden durch hochpräzise Sequenzierung des gesamten Genoms heraus, dass diesem kleinen, etwa sieben Zentimeter langen Fisch das Gen für das für die Biolumineszenz verantwortliche Schlüsselenzym Luciferase fehlt, und es gibt keine Hinweise darauf, dass das Gen durch „horizontalen Gentransfer“ von anderen Arten erworben wurde. Normalerweise erfordert die Biolumineszenz, dass der Organismus selbst die relevanten Gene trägt und exprimiert, aber die Goldaugenbrasse verfügt über keinen genetischen Bauplan für die Synthese dieses lichtemittierenden Enzyms.
Im Gegenteil, das Team bestätigte, dass dieser Fisch direkt das Luciferase-Protein erhält, das im Körper des Gegners synthetisiert wurde, indem er eine Beuteart namens „Seeglühwürmchen“ (Leuchtplankton, das zu Krebstieren und Ostrakoden gehört) jagt, und es zur Verwendung zu seinem eigenen lichtemittierenden Organ „transportiert“. Die Forscher schrieben in der Arbeit, dass dieser Ansatz bedeute, dass die Goldaugenbrasse nicht selbst Luciferase produzieren könne, sondern Licht durch „Horten und Nutzen des Luciferase-Proteins der Beute“ bekäme, ein Phänomen, das als „Kleptoproteinismus“ bekannt sei.
Dieser Mechanismus ähnelt einer Art „Diebstahl“ auf molekularer Ebene. Wenn die Goldaugenbrasse Jagd auf leuchtende Ostrakoden macht, greift sie nicht auf die DNA oder Gene des Gegners zurück, sondern schnappt sich direkt die funktionellen Proteine, die vom Gegner produziert wurden, und setzt sie in seinem eigenen Gewebe wieder ein. Dieses Muster kommt in der Natur äußerst selten vor und ist der einzige Wirbeltierfall, bei dem eindeutig berichtet wurde, dass er seine Funktion durch „Stehlen von Beuteproteinen“ erlangt.
Die Forschung weist darauf hin, dass diese Strategie offensichtliche Vorteile in der Energiewirtschaft hat. Die Aufrechterhaltung einer Reihe von Genen und Stoffwechselwegen, die unabhängig voneinander lumineszierende Enzyme und verwandte chemische Moleküle produzieren können, wird den Organismen eine erhebliche Energiebelastung auferlegen. Die Goldaugenbrasse nutzt die „ausgelagerte Produktion“, um den teuren biochemischen Syntheseprozess ihrer Beute, beispielsweise Seeglühwürmchen, zu überlassen. Es ist nur dafür verantwortlich, diese fertigen molekularen „Ressourcen“ aufzufangen und zu recyceln, wodurch Energie gespart und gleichzeitig die Fähigkeit zur Lichtemission erlangt wird.
Noch überraschender ist, dass diese Biolumineszenz nicht dazu dient, Partner anzulocken oder Beute zu fangen, sondern der Tarnung und Tarnung dient. Das Forschungsteam erklärte, dass Raubtiere in trüben, mondbeschienenen Gewässern, wenn sie von unten zu einem Fischschwarm aufblicken, das Ziel anhand der Silhouette der Fische im Wasser identifizieren können. Aber sobald der Goldaugenschnapper die „gestohlenen“ Leuchtproteine in seinem Körper nutzt, um seinen Bauch und andere lichtemittierende Organe zu beleuchten, kann er seinen eigenen Schatten im Hintergrundlicht des Gewässers ausgleichen und sich optisch in die Umgebung integrieren. Diese Strategie wird „Gegenbeleuchtungstarnung“ genannt.
Auf den aufgenommenen Bildern zeigten die Forscher das blaue Licht, das von der Bauchoberfläche des Goldaugen-Schnappers ausgeht, und wiesen darauf hin, dass diese Enzyme und chemischen Moleküle, die für die Biolumineszenz verwendet werden, nicht vom Fisch selbst biosynthetisiert werden, sondern von der Beute durch Fressen gewonnen und im Körper gespeichert werden. Diese leuchtende Tarnung im „Unsichtbarkeitsumhang“-Stil ist eine der raffiniertesten Tarnmethoden, die es in der Natur gibt, und verbessert die Fähigkeit von Fischen, Raubtieren im Meer auszuweichen, erheblich.
Diese „ausgelagerte Lumineszenz“-Strategie hat jedoch auch eine Voraussetzung: Die Goldaugenbrasse muss sich über einen längeren Zeitraum in einer Umgebung mit ausreichend „Seeglühwürmchen“-Beute befinden, damit sie das interne Lumineszenzsystem kontinuierlich „auffüllen“ kann. Das Forschungsteam wies darauf hin, dass jedes Mal, wenn man leuchtende Ostrakoden isst, dies einer „Anreicherung“ des leuchtenden Proteins im Körper gleichkommt. Die Lichtstärke bleibt nicht konstant, sondern wird ständig aktualisiert, wenn das Protein verzehrt und wieder gegessen wird.
Die Autoren der Arbeit betonen, dass ihre Ergebnisse darauf hindeuten, dass Organismen neue Funktionen direkt durch den „Raub“ von Beuteproteinen während der Evolution erlangen können, ohne auf horizontalen Gentransfer angewiesen zu sein. Derzeit sind die spezifischen Protein-„Hijacking“- und Transportmechanismen noch nicht vollständig aufgeklärt, aber die Gesamtgenomdaten der Goldaugenbrasse bieten eine grundlegende Plattform für weitere Forschungen zur Evolution und zum molekularen Mechanismus des „Stealing Protein Lumineszenz“-Systems.
Diese Forschung wurde in Scientific Reports veröffentlicht und eine entsprechende Pressemitteilung wurde offiziell von der Tohoku-Universität in Japan veröffentlicht. Wissenschaftler glauben, dass diese Entdeckung nicht nur das traditionelle Verständnis der Menschen über Biolumineszenz und Genfunktionsverteilung auffrischt, sondern auch eine einzigartige Perspektive für das Verständnis bietet, wie Organismen durch extreme Strategien zur „Ressourcenschonung“ in Umgebungen mit begrenzter Energie überleben und sich anpassen.