La bioluminescenza è un fenomeno molto affascinante che consiste nell’emissione di luce e che si verifica in una serie di organismi, per lo più marini.
L’emissione di luce è possibile grazie alla capacità di questi organismi di compiere una reazione che converte l’energia chimica in energia luminosa. In particolare, nella maggior parte dei casi la reazione, catalizzata dall’enzima lucifersi, avviene in due passaggi in questo modo:
luciferina + ATP ⇄ luciferiladenilato + pirofosfato
luciferiladenilato + ossigeno molecolare ⇄ ossiluciferina + AMP+ luce
L’animale (e non solo, come vedremo) deve usare ATP e ossigeno. La presenza di ossigeno quindi è un fattore limitante per la bioluminescenza.
Quali organismi sono in grado di fare bioluminescenza? La maggior parte di essi sono animali acquatici e si tratta di crostacei (krill, copepodi), molluschi (nudibranchi, seppie, calamari, polpi), coralli, ofiure e meduse. Ci sono anche alcuni pesci in grado di emettere luce, i casi più conosciuti sono quelli dei pesci abissali come il pesce lanterna o il pesce vipera. Esistono anche alcuni animali terrestri in grado di fare bioluminescenza: il caso più conosciuto è certamente quello dei lampiridi (le lucciole), ma ci sono anche alcune larve di insetto e lumache che sono capaci di produrre luce. Come ho accennato prima, la bioluminescenza non è solo una prerogativa animale, infatti esistono anche delle alghe e dei funghi bioluminescenti.
Il caso Vibrio fischeri
Vibrio fischeri è un batterio Gram(-) presente normalmente nel mare. Questo batterio è in grado di fare bioluminescenza, ma la cosa interessante è che vive normalmente in simbiosi con altri animali, ad esempio le seppie. Una di queste seppie, si chiama Euprymna scolopes e la relazione che ha creato con V. fischeri è veramente interessante. Le seppioline acquisiscono i batteri dopo la nascita, li prendono direttamente dall’ambiente e li conservano in un organo definito “organo luminoso”. La seppia è in grado di controllare l’intensità della luce agendo sul numero di batteri presenti nel suo organo e i termini della simbiosi sono i seguenti: i batteri ricavano nutrimento, il calamaro usa la luce che emettono per mimetizzarsi nell’ambiente (tramite controilluminazione).
Il caso delle grotte luminose
L’immagine a lato è molto suggestiva e poetica, si tratta di una foto delle Waitomo Caves, in Nuova Zelanda. L’impressione è quella di un cielo stellato, ma quelle che stiamo guardando non sono stelle, bensì larve di insetti, in particolare si tratta di ditteri (moscerini) come Arachnocampa luminosa. Per nutrirsi, queste larve producono dei filamenti, delle ragnatele luminose che, esattamente come per quelle dei ragni, hanno lo scopo di attrarre le prede.
Il caso Pandora
Chi ha visto il film Avatar, sarà senza dubbio rimasto affascinato dalle riprese notturne sul pianeta Pandora. Gli autori però non hanno creato nulla di nuovo, si sono limitati ad amplificare e ingigantire in fenomeno presente anche sulla Terra. La stessa bioluminescenza che possiamo osservare in mare e nelle grotte, è presente anche nei boschi in cui sono presenti particolari funghi in grado di emettere luce. Si tratta di funghi come quelli dell’ordine dei Basidiomiceti che sono in grado di fare bioluminescenza, come si vede nella foto. Il loro scopo è attrarre gli insetti e favorire in questo modo la diffusione delle proprie spore.
Bibliografia:
Visick et al. 2000 – An Exclusive Contract: Specificity in the Vibrio fischeri-Euprymna scolopes Partnership
Richards, 1890 – Observations on the New Zealand Glow-worm Arachnocampa luminosa
Broadley e Stringer, 2001 – Prey attraction by larvae of the New Zealand glowworm, Arachnocampa luminosa (Diptera: Mycetophilidae)
Bondar et al. 2012 – Luminescence of Higher Mushrooms
Oliveira et al. 2015 – Circadian Control Sheds Light on Fungal Bioluminescence
The biologist's lair 