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Bioluminescenza

La luce che ogni giorno giunge da Sole fornisce la quasi totalità dell’energia che sostiene la vita sulla Terra. Per molti organismi, tuttavia, teatro della vita è la notte. Prendiamo il caso dei Mammiferi: la totalità dei pipistrelli, la gran parte dei Mustelidi e dei piccoli Roditori e Carrnivori, il 20% dei Primati e l’80% dei Marsupiali sono animali notturni. E molti altri Mammiferi sono attivi sia di giorno che di notte. Anche tra gli Insetti le specie crepuscolari o notturne sono moltissime. Per altri organismi il buio è una condizione obbligata, dal momento che si sono evoluti in habitat in cui la luce stessa non può filtrare, come è il caso degli animali che vivono sui fondali marini. Il buio è un ostacolo alla comunicazione e per ovviare a questo limite gli organismi hanno evoluto disparate strategie, tra cui la capacità di generare luce per via biologica. In altri organismi emettere luce può funzionare invece come arma di difesa dai predatori. 

Foto: Quintino Mita.

Batteri, microalghe, Celenterati, Anellidi, Crostacei, Molluschi, Pesci…L’elenco di forme di vita bioluminescenti è molto nutrito; si tratta in gran parte di organismi marini. Negli ambienti terrestri il fenomeno è diffuso soprattutto fra gli Insetti: Coleotteri Lampiridi (le lucciole) ma anche Elateridi, Collemboli e  larve di alcune specie di Ditteri (Tyler, 2004).

Schema del processo di bioluminescenza

I Coleotteri Lampiridi emettono una luce che ha frequenze corrispondenti allo spettro visibile (Booth et al., 2004; De Cock, 2004). L’emissione luminosa avviene grazie alla presenza di organi fotogeni costituiti da cellule ricche di mitocondri e di una molecola, detta luciferina, la cui ossidazione genera luce. Il processo è catalizzato dall’enzima luciferasi. Da un punto di vista energetico il processo è molto dispendioso per l’animale, in quanto determina un significativo utilizzo di molecole di ATP, la molecola che funziona come “valuta energetica” negli organismi viventi. Il rilascio di luce può essere continuo (es. femmine adulte di Lampyris), oppure intermittente (es. maschi adulti di Luciola). In quest’ultimo caso nel meccanismo di generazione della luce interviene il monossido di azoto (NO). Il meccanismo che sta alla base della produzione ed emissione di luce da parte delle lucciole è oggetto di studio in quanto il rendimento del processo è molto elevato, più di quello che sta alla base della generazione di luce artificiale. Il gene della luciferina è stato anche estratto clonato e utilizzato a scopo diagnostico in ambito medico.

Foto: Giuseppe Camerini.