Les scientifiques de Skoltech, en collaboration avec des collègues de Suisse, d'Allemagne et des États-Unis, ont proposé un nouveau cadre conceptuel pour prédire l'évolution de traits bioluminescents complexes. Les chercheurs ont analysé les données sur l’évolution d’un grand groupe de protéines bioluminescentes et ont découvert que les protéines les plus centrales dans les réseaux moléculaires ont tendance à développer des modèles d’émission de lumière plus complexes au fil du temps. Les résultats de l'étude sont rapportés dans _Nature Communications_.

La bioluminescence est la production et l'émission de lumière par un organisme vivant. C’est un phénomène courant dans l’océan, où l’on estime que plus de 90 % de tous les animaux produisent de la lumière. En plus de fournir un spectacle de lumière naturelle spectaculaire, la bioluminescence remplit de nombreuses fonctions importantes, comme attirer des partenaires, trouver de la nourriture et éviter les prédateurs.

L’évolution de la bioluminescence est un processus complexe qui s’est produit indépendamment à plusieurs reprises dans différents groupes d’organismes. Des études antérieures ont identifié plusieurs facteurs clés pouvant influencer l'évolution de la bioluminescence, tels que les conditions environnementales, les interactions écologiques et les contraintes génétiques.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé une nouvelle approche pour analyser l’évolution de la bioluminescence. Ils se sont concentrés sur un grand groupe de protéines bioluminescentes appelées luciférases. Les luciférases sont des enzymes qui catalysent la réaction chimique produisant de la lumière. Les chercheurs ont analysé la structure moléculaire et la fonction des luciférases provenant d’un large éventail d’organismes, notamment des bactéries, des poissons et des insectes.

Les chercheurs ont découvert que les luciférases qui jouent un rôle central dans les réseaux moléculaires ont tendance à développer des modèles d’émission de lumière plus complexes au fil du temps. Ceci suggère que l'évolution de la bioluminescence est influencée par la connectivité des luciférases au sein des réseaux moléculaires.

Les résultats de cette étude ont des implications importantes pour comprendre l’évolution de traits complexes dans d’autres systèmes biologiques. Ils fournissent également un nouveau cadre pour prédire l’évolution future de la bioluminescence.

"Notre étude ouvre une nouvelle fenêtre sur l'évolution de traits complexes", déclare le professeur Konstantin Luzyanin de Skoltech, auteur principal de l'article. "Nous montrons que la connectivité des protéines au sein des réseaux moléculaires peut influencer l'évolution de modèles complexes d'émission de lumière. Cela suggère que la connectivité des réseaux peut jouer un rôle général dans l'évolution de traits complexes dans d'autres systèmes biologiques."