最近的基因组研究表明，萤火虫的生物发光早于其毒性特征，可能是作为对氧化应激的反应而进化的。
最近的基因组研究表明，萤火虫的生物发光早于其毒性特征，可能是作为对氧化应激的反应而进化的。
基因组分析推翻了关于萤火虫灯起源的主要假设。此前，人们认为萤火虫科的甲虫（俗称萤火虫）最初进化出明亮的灯光，作为向捕食者宣传其毒性的警告信号，后来被用作交配信号。这个解释可以解释为什么卵、幼虫和蛹也会发光。
来自中国四川卧龙国家级自然保护区的Abscondita anceyi。图片来源：朱成琪（Chengqi Zhu）
对萤火虫生物发光的遗传见解
研究人员甄英及其同事通过编制萤火虫家谱并追踪使萤火虫有毒的化学物质（萤火虫苷）的演变，对传统观点进行了检验。研究小组从中国各地收集了 16 种萤科动物以及两种相关物种的新鲜样本，并与先前存在的收集品和遗传数据一起进行了分析。作者总共收集了 41 个物种的基因组水平数据。对于每个物种，作者还使用液相色谱-质谱法寻找lucibufagins（注：lucibufagin是几种萤火虫产生的一种防御性类固醇，使它们不适合蜘蛛和鸟类等捕食者）。
阿布森迪塔 sp（Abscondita橙色短角窗萤/橙萤是热带亚洲的萤火虫属）产自中国浙江省天目山国家级自然保护区。图片来源：徐东东
萤火虫中的生物发光与毒素存在
他们的研究表明，荧光素仅在萤火虫的一个亚科中发现，而生物发光在整个萤火虫亚科中广泛存在，这强烈表明该毒素是在生物发光发展后进化的。
基于 1,353 个直系同源核苷酸序列的 41 种甲虫的时间校准最大似然系统发育。萤火虫萤光素首次进化的节点用分子标记，萤火虫科最近的共同祖先用萤火虫卡通标记。节点上的数字是估计的数百万年前的中值分歧时间。节点上的化石卡通代表所使用的三种化石校准。底部的颜色条显示历史氧气水平。图片来源：朱等人
萤火虫光起源的新假说
那么为什么萤火虫首先开始发光呢？萤火虫生物发光的底物荧光素先前已被证明具有抗氧化特性。应震及其同事发现，萤火虫的祖先在托阿尔纪海洋缺氧事件后的历史时期进化和多样化，当时大气中的氧气水平从历史低点持续上升。作者还指出，发光的千足虫被认为最初进化出生物发光来应对炎热、干燥环境中的氧化应激，并表明萤火虫可能也遵循了类似的路径。
Pyrocoelia analis，产自中国海南省屯昌市。图片来源：朱成琪
参考文献：“萤火虫毒素荧光素在生物发光起源后进化”作者：Chengqi Zhu、Xiaoli Lu、Tianlong Cai、Kangli Zhu、Lina Shi、Yinjuan Chen、Tianyu Wang、Yaoming Yang、Dandan Tu、Qi Fu、Jing Huang 和 Yingzhen， 2024 年 6 月 25 日，PNAS Nexus。
DOI：10.1093/pnasnexus/pgae215