La bioluminescenza

Lucciola femmina Dimorfismo sessuale Lucciola femmina Lucciola maschioa

La bioluminescenza è l’emissione di energia luminosa da parte di un organismo vegetale o animale. Questo fenomeno, avviene grazie ad una sostanza chiamata luciferina (dal latino portatrice di luce) tramite una reazione chimica tra enzimi chiamata luciferasi.

Tale reazione avviene in organi specifici,  ad esempio nella lucciola avviene sulla parte ventrale degl’ultimi segmenti.

La luciferina è una proteina che reagisce in presenza di ossigeno e catalizzata da un’enzima (luciferasi) libera energia sottoforma di luce, non emette però nessun tipo di calore, per questo è anche chiamata luce fredda la cui lunghezza d'onda oscilla fra i 500 ed i 650 nanometri. Sebbene la sua intensità luminosa sia modesta, essa appare all'uomo vivissima, poiché ha un'intensità massima alla lunghezza d'onda di 5000-6000 Angstrom, a cui l'occhio umano è sensibilissimo.

Gli organi luminosi sono serviti da muscoli speciali che controllano l'accesso dell'emolinfa e, soprattutto, dell'aria. Il tutto permette una regolazione volontaria e riflessa della luminosità in base sopratutto dell'apporto di ossigeno.

Questo fenomeno è presente in alcuni pesci, meduse, batteri, anellidi,  ecc … ed altri invertebrati come gli insetti. Nelle calde notti di giugno si può facilmente osservare questo fenomeno  in zone poco illuminate grazie a dei piccoli coleotteri Lampyris noctiluca, più comunemente conosciuti come lucciole.

La bioluminescenza ha lo scopo di attirare partners, spaventare i predatori, attirare le prede, nel caso delle lucciole la luce intermittente emessa dal maschio serve ad attirare l’attenzione di una femmina.

Il dimorfismo sessuale è particolarmente evidente nelle lucciole. Il maschio ha vere e proprie ali nelle femmine sono invece ridotte a minuscole squame, che non permettono il volo e che lasciano intravedere i segmenti del corpo. La femmina è anche chiamata “verme luminoso” in relazione all’aspetto che poco rassomiglia ad un coleottero ed è vistosamente più grande.

Larva di lucciola che mangia una chiocciola Larva di lucciola che mangia una chiocciola

La parte ventrale degli ultimi tre segmenti addominali porta gli organi luminosi costituiti come detto prima da uno strato di luciferina. La luce emessa è verde -blu e quasi tutta l’energia chimica è convertita in luce. L'emissione luminosa è presente sia negli adulti che nelle larve. Le stesse uova deposte dalle femmine sono luminose.

Nei Lampiridi gli organi luminosi derivano da una trasformazione del tessuto adiposo mesodermale e sono formati da uno strato fotogeno che poggia sulla cuticola divenuta trasparente (finestra); esso si compone di grosse cellule produttrici di luce (fotociti).

La femmina emette luce fissa, mentre i maschi producono luce ad intermittenza  la cui frequenza  varia a seconda della specie. Nelle lucciole l'accoppiamento avviene quando la femmina sincronizza la propria segnalazione luminosa (lampeggio di varia durata, a seconda della specie) a quella del proprio maschio.

La luce può essere “spenta” volontariamente in caso di pericolo probabilmente riducendo l’apporto di ossigeno.

All’Isola Vieques, al largo di Porto Rico (Caraibi), c’è una baia chiamata Mosquito Bay o Biobay, dove il fenomeno della bioluminescenza è particolarmente suggestivo ed è osservabile immergendosi in acqua.  La misteriosa luce blu-verde  è creata da più di 200.000 microorganismi dinoflagellati bioluminescenti.

A livello energetico è allo studio la possibilità di utilizzare tale fenomeno per l’utilizzo nella nostra società.

Se si prende una comunissima lampadina l’efficienza è molto bassa, il 10 % che diventa 20 % nelle luci fluorescenti e si sale al 30% con il LED.

L’efficienza delle lucciole  è di circa il  90%!! Ciò vuol dire luce quasi totalmente fredda ovvero perdite in calore quasi azzerate e quindi risparmio e maggior durata delle apparecchiature.

Il test della bioluminescenza (Firefly test o test della lucciola) è adoperato in laboratorio: per un rapido conteggio cellulare in ematologia (es.: enumerazione dei globuli rossi), in microbiologia (conteggi batterici), nonché per la valutazione degli inquinamenti batterici nelle acque reflue (mediante isotiocianato di fluoresceina) o per il controllo delle fermentazioni o per qualsiasi valutazione di ricchezza cellulare (nei semi, embrioni, ecc.).

Tali caratteristiche della luce emessa dagli insetti spingevano i nativi di regioni extraeuropee (Cina, Giappone, Indonesia, Americhe Centrale e Meridionale, ecc.) ad utilizzare coleotteri luminescenti per leggere, illuminare camere e giardini, adornare persone e cose, ecc., racchiudendoli in vasi, lanterne, gabbie di varia foggia e dimensioni. 35-40 esemplari dell'Elateride neotropico Pyrophorus noctilucus L., luminoso in tutti gli stadi, sono sufficienti per illuminare una stanza con la stessa intensità di una candela.

Ultimo aggiornamento: 12-Giu-2017