Découverte du premier insecte sud-américain émettant de la lumière bleue

Une réserve de forêt tropicale, bordant le puissant Atlantique, dans l’État de Sao Paulo au Brésil, fait maintenant les manchettes, car les scientifiques ont vu un éclair de bleu alors qu’ils cueillaient des champignons. 

En effet, ce parc privé Reserva Betary peut se vanter d’héberger l’espèce nouvellement découverte de moustique fongique, appelée Neoceroplatus betaryiensis , dont la larve est la première créature bioluminescente trouvée dans les Néotropes émettant de la lumière bleue.

La découverte, rapportée dans la revue Scientific Reports, est importante en raison de la façon dont la nouvelle espèce émet de la lumière. Cela pourrait conduire à de nouvelles applications de la bioluminescence dans les domaines de l’analyse et de la biotechnologie. Par exemple, les marqueurs bioluminescents pourraient révéler des cellules ou des gènes spécifiques présentant un intérêt pour les biocapteurs de pollution ou la recherche biologique.

Des insectes brillants partout

Il existe de nombreux autres insectes et champignons brillants dans cette zone, mais tous émettent de la lumière verte, jaune ou rouge. Des espèces de moucherons qui brillent en bleu ont été découvertes auparavant uniquement en Amérique du Nord, en Nouvelle-Zélande et en Asie. Cela souligne à quel point la riche biodiversité de la forêt tropicale humide d’Amérique du Sud a été explorée, même à cette date tardive.

La petite larve de moucheron qui occupe actuellement le devant de la scène a été découverte accidentellement dans le cadre d’une tentative de collecte de champignons bioluminescents, dont de nombreuses espèces ont été trouvées dans cette réserve. La lumière bleue a attiré l’attention des cueilleurs de champignons en raison de sa rareté – les champignons et les lucioles n’émettent pas de lumière bleue. La lumière est produite en trois points – le dernier segment abdominal et deux endroits sur le premier segment thoracique – et est éteinte lorsque la larve est touchée. Le pic lumineux est à une longueur d’onde de 472 nm. Beaucoup de ces espèces utilisent la bioluminescence pour attirer leurs proies, qui sont prises dans leurs toiles.

La nouvelle espèce fait partie de la moucheron des champignons ( Keroplatidae ) et, comme toutes les espèces bioluminescentes, elle produit de la lumière par une réaction entre une substance appelée luciférine et une enzyme appelée luciférase, qui agit sur la première.

Les luciférines et les luciférases varient considérablement d’une espèce à l’autre, même lorsqu’elles se trouvent dans la même niche écologique. Ainsi, N. betaryiensis a un mécanisme de bioluminescence différent de celui des autres membres de la même famille.

Dans la plupart des cas, la bioluminescence est étudiée après séparation d’un extrait de l’insecte en deux parties. Une de ces pièces est stockée dans la glace pour maintenir sa teneur en luciférine et en autres enzymes (extrait froid). L’autre partie est chauffée, ce qui détruit toutes les enzymes pour laisser la luciférine (extrait chaud).

Traçage de l’arbre généalogique

Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné la similarité d’un seul gène appelé cytochrome oxydase I (COI) mitochondrienne, afin de déterminer les liens qui unissent cette nouvelle espèce à d’autres insectes bioluminescents déjà découverts.

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Les chercheurs ont également examiné si la luciférine et la luciférase de la nouvelle espèce étaient similaires à celles d’une autre espèce émettant de la lumière bleue appelée Orfelia fultoni , un insecte trouvé dans la chaîne de montagnes américano-canadienne des Appalaches.

Ils ont constaté que la combinaison d’extraits froids d’ O. Fultoni et d’extrait chaud de N. betaryiensis , et inversement, fonctionnait aussi bien que lorsque les deux provenaient de la même espèce. Le chercheur Vadim Viviani a déclaré: «Nous montrons également que les larves de ce moucheron contiennent une protéine stockant la luciférine, connue sous le nom de SBF, qui est l’abréviation de fraction de liaison au substrat, tout comme O. fultoni . Par conséquent, les deux espèces ont le même système biochimique. “

Viviani avait déjà purifié et caractérisé des extraits de ces produits chimiques provenant d’ O. fultoni en 2000, ce qui facilitait les choses. Le groupe de recherche de Viviani a également découvert une autre nouvelle espèce du genre Neoditomyia dans un autre parc de la forêt vierge de Sao Paulo appelé Intervales. Cette espèce possède à la fois de la luciférine et du SBF, mais est non bioluminescente – jusqu’à ce que sa luciférine soit combinée à la luciférase de O. fultoni ou de N. betaryiensis .

D’après leur constitution génétique et leur biochimie similaire, ces trois espèces semblent être étroitement liées. La prochaine étape consiste à isoler et à caractériser la luciférine et la luciférase produites par N. betaryiensis , bien que cela soit beaucoup plus rare et difficile à trouver. Après cela, les produits chimiques seront clonés et leur structure examinée dans deux laboratoires différents. Ils s’attendent à utiliser des techniques d’imagerie sophistiquées telles que l’imagerie par résonance magnétique nucléaire pour découvrir comment les molécules sont construites, ayant déjà trouvé sa formule moléculaire.

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