La biofluorescence, l’absorption de la lumière à haute énergie et sa réémission aux longueurs d’onde d’énergie, est répandue à travers les lignées vertébrées et invertébrées, en particulier les poissons. Selon deux études menées par l’American Museum of Natural History, la biofluorescence des poissons remonte au moins 112 millions d’années et, depuis lors, a évolué indépendamment plus de 100 fois, la majorité de cette activité se produisant parmi les poissons qui vivent sur les récifs coralliens.
«Les chercheurs savent depuis un certain temps que la biofluorescence est assez répandue chez les animaux marins, des tortues marines aux coraux, et en particulier parmi les poissons», a déclaré Emily Carr, doctorat. Étudiant à l’American Museum of Natural History.
«Mais pour vraiment arriver à la racine de pourquoi et de la façon dont ces espèces utilisent cette adaptation unique – que ce soit pour le camouflage, la prédation ou la reproduction – nous devons comprendre l’histoire évolutive sous-jacente ainsi que la portée de la biofluorescence qu’elle existe actuellement.»
Dans la première étude, publiée dans la revue Nature Communications, Carr et ses collègues ont examiné tous les téléostéens biofluorescents connus, un type de poisson osseux qui constitue de loin le plus grand groupe de vertébrés vivant aujourd’hui.
Cela a abouti à une liste de 459 espèces biofluorescentes, dont 48 espèces qui étaient auparavant inconnues pour être biofluorescentes.
Les chercheurs ont constaté que la biofluorescence a évolué plus de 100 fois dans les téléosténations marines et est estimée à environ 112 millions d’années, la première instance se produisant dans les anguilles.
Ils ont également constaté que les espèces de poissons qui vivent dans ou autour des récifs coralliennes évoluent la biofluorescence à environ 10 fois le taux d’espèces non redéfu, avec une augmentation du nombre d’espèces fluorescentes après l’extinction finale de la Crétacé, il y a environ 66 millions d’années, lorsque tous les dinosaures non aviens sont morts.
« Cette tendance coïncide avec la montée des récifs dominés par les coraux modernes et la colonisation rapide des récifs par les poissons, qui se sont produites à la suite d’une perte importante de diversité des coraux dans l’extinction final-crétaire », a déclaré Carr.
«Ces corrélations suggèrent que l’émergence de récifs coralliens modernes aurait pu faciliter la diversification de la fluorescence chez les poissons téléostaux associés aux récifs.»
Sur les 459 téléosténations biofluorescentes connues rapportées dans l’étude, la majorité est associée à des récifs coralliens.
Pour la deuxième étude, publié dans la revue PLOS ONE, Carr et les co-auteurs ont utilisé une configuration de photographie spécialisée avec des lumières d’excitation ultraviolets et bleues et des filtres d’émission pour regarder les longueurs d’onde de lumière émises par les poissons dans la collection ichthyologie de l’American Museum of Natural History.
Recueillis au cours de la dernière décennie et demie lors des expéditions du musée aux îles Salomon, au Groenland et en Thaïlande, les spécimens de l’étude ont été précédemment observés par la fluorescence, mais la gamme complète de leurs émissions biofluorescentes était inconnue.
Le travail révèle beaucoup plus de diversité dans les couleurs émises par les téléosténations – certaines familles qui présentent au moins six pics d’émission fluorescents distincts, qui correspondent aux longueurs d’onde à travers plusieurs couleurs – que ce qui avait été signalé précédemment.
« La variation remarquable que nous avons observée à travers un large éventail de ces poissons fluorescents pourrait signifier que ces animaux utilisent des systèmes de signalisation incroyablement divers et élaborés basés sur des modèles d’émission fluorescents spécifiques aux espèces », a déclaré le Dr John Sparks, conservateur de l’American Museum of Natural History.
« Comme le montrent ces études, la biofluorescence est à la fois omniprésente et incroyablement variable phénotypiquement chez les poissons marins. »
«Ce que nous aimerions vraiment mieux comprendre, c’est comment fonctionne la fluorescence dans ces lignées marines très variables, ainsi que son rôle dans la diversification.»
«Les nombreuses longueurs d’onde des émissions fluorescentes trouvées dans cette étude pourraient avoir des implications pour identifier de nouvelles molécules fluorescentes, qui sont systématiquement utilisées dans les applications biomédicales, y compris le diagnostic et la thérapie de la maladie guidée par la fluorescence.»
