ความหลากหลายทางชีวภาพเป็นปรากฏการณ์อันน่าทึ่งที่มักทำให้มนุษย์รู้สึกทึ่งกับความซับซ้อนของมัน

อย่างไรก็ตาม จากการสังเกตสิ่งมีชีวิตในระดับโมเลกุล นักวิจัยได้ค้นพบคำตอบที่ค่อนข้างธรรมดาสำหรับคำถามที่ว่าวิวัฒนาการมีความซับซ้อนมากเพียงใด

บทความล่าสุดที่ตีพิมพ์ในรายงานการประชุมของ National Academy of Sciences เปิดเผยความลับเบื้องหลังการเรืองแสงของหิ่งห้อย เอนไซม์ที่รับผิดชอบในการส่องสว่างหิ่งห้อย ลูซิเฟอเรส ได้รับการยืนยันว่าเป็นเอนไซม์ทั่วไปที่พบในการเผาผลาญไขมันขั้นพื้นฐาน

นักวิจัยเขียนไว้ในรายงานว่าในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่เหมาะสม ลูซิเฟอเรสซึ่งเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ไขมัน อาจทำให้เซลล์ของแมลงวันผลไม้เรืองแสงได้ อย่างไรก็ตาม น่าเสียดายที่การป้อนสารประกอบนี้ให้กับดรอสโซฟิล่า เมลาโนกาสเตอร์ไม่มีผลใดๆ

โปรตีนเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนมากกว่า 20 ชนิดรวมกันในสัดส่วนที่ต่างกัน สายโซ่ยาวสามารถประกอบด้วยกรดอะมิโนชนิดใดก็ได้จากที่มีอยู่ 20 ชนิด และความแตกต่างเล็กน้อยในลำดับของกรดอะมิโนจะเป็นตัวกำหนดโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีน โปรตีนในสิ่งมีชีวิตที่มีบรรพบุรุษร่วมกันก็มีลำดับโปรตีนที่คล้ายกัน และ DNA ที่อาศัยในการแสดงออกของโปรตีนก็มีความคล้ายคลึงกันเช่นกัน

ดังนั้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำการโคลนยีนที่รับผิดชอบในการเร่งปฏิกิริยาการเรืองแสงในหิ่งห้อย พวกเขาสามารถระบุได้ว่ามียีนที่คล้ายกันอยู่ในจีโนมของแมลงหรือไม่ ปรากฎว่าพวกเขาทำ acyl-CoA synthetase นี่เป็นเอนไซม์สำคัญในการเผาผลาญไขมันซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลาง ช่วยให้เซลล์เพิ่มคาร์บอนให้กับกรดไขมันที่กำลังเติบโต

ปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยหิ่งห้อยลูซิเฟอเรสนั้นคล้ายกันมาก แต่ต้องใช้สารประกอบพิเศษที่ปล่อยแสงเรืองแสงจำนวนมากเพื่อมีส่วนร่วมในปฏิกิริยา

อย่างไรก็ตาม การใส่ acyl-CoA synthetase และสารประกอบพิเศษนี้เข้าด้วยกันจะไม่ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยา คำถามคือ สารประกอบเรืองแสงถูกเลือกสำหรับวิวัฒนาการตั้งแต่แรกอย่างไร? ถ้าปฏิกิริยาไม่ก่อให้เกิดแสง ก็จะไม่มีพื้นฐานในการคัดเลือก

ผู้เขียนงานวิจัยนี้ซึ่งเป็นนักวิจัยจากโรงเรียนแพทย์มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ อธิบายว่าปฏิกิริยาการเรืองแสงของหิ่งห้อยมีต้นกำเนิดมาจากเอนไซม์สังเคราะห์ acyl-CoA ที่ไม่เรืองแสงบางชนิด นักวิจัยได้สกัด acyl-CoA synthetase จาก Drosophila melanogaster เพื่อทดสอบว่าสารประกอบที่คล้ายกันสามารถเรืองแสงได้หรือไม่

ผลการวิจัยพบว่า acyl-CoA synthetase ในเซลล์ Drosophila melanogaster อาจทำให้เกิดแสงสีแดงจางๆ ได้ หากนักวิทยาศาสตร์ปลูกฝัง acyl-CoA synthetase จากแมลงวันเข้าไปในเซลล์ของมนุษย์ และจัดให้มีสภาพแวดล้อมทางเคมีเช่นเดียวกับในแมลงวัน มนุษย์ก็สามารถเรืองแสงได้เช่นกัน

อย่างไรก็ตาม การทดลองอย่างเช่น การให้อาหารสารประกอบแก่แมลงวันที่มีชีวิตกลับล้มเหลว "ตามทฤษฎีแล้ว luciferase ที่มีอยู่ในแมลงวัน นั่นคือ CycLuc2 ที่ฝังอยู่ในแมลงวัน สามารถเปล่งแสงเรืองแสงให้กับแมลงวันได้ แต่การให้อาหารแมลงวันด้วยอาหารที่มี CycLuc2 100 μM ไม่ได้ส่งผลให้เกิดการเรืองแสงในแมลงวัน"

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการเรืองแสงของหิ่งห้อยเป็นเหตุการณ์ความน่าจะเป็นแบบสุ่มเล็กๆ น้อยๆ เมื่อสภาพแวดล้อมทางเคมีในเซลล์ถูกต้องและพบกับเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการเรืองแสงเท่านั้น มันจะผลิตแสงเพียงพอสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือไม่

เมื่อเวลาผ่านไป สารประกอบและเอนไซม์จะพัฒนาเป็นสารประกอบพิเศษมากขึ้นซึ่งจะปล่อยแสงที่สว่างและแรงกว่า ครั้งต่อไปที่คุณเห็นหิ่งห้อยในคืนฤดูร้อน คุณจะรู้ว่าภายในส่วนเล็กๆ ที่เรืองแสงนั้น มีเอนไซม์บางตัวกำลังสังเคราะห์ไขมัน