La bioluminescenza è l'emissione di luce che alcuni esseri viventi generano in determinate situazioni per garantire la loro sopravvivenza. È una fonte di luce che è considerata una reazione fredda, poiché non emette alcun tipo di calore.
Questo fenomeno quasi magico è diffuso a tutti i livelli biologici. È presente principalmente negli insetti e negli animali marini, come lucciole, plancton, vermi e calamari, tra gli altri.
Un'alta percentuale delle specie che emettono bioluminescenza vive nel mare, soprattutto in profondità con più di 200 metri, luoghi dove la radiazione solare non arriva e regna il buio totale. Pertanto, il 75% degli animali di acque profonde dipende dalla capacità di emettere luce.
Processo chimico alla base della bioluminescenza
Si pensa che la capacità di produrre luce si sia evoluta evolutivamente circa 150 milioni di anni fa. Da quel momento in poi alcune specie -soprattutto marine- potrebbero produrre luce attraverso una reazione chimica.
I dettagli di questa reazione chimica dipendono molto dalla specie che la effettua.. Tuttavia, può essere riassunto nell'ossidazione della luciferina, una proteina che emette luce quando viene a contatto con l'ossigeno, e della luciferasi, un enzima catalitico. La luce emessa dalle lucciole è un esempio di questa reazione tra luciferina e luciferasi.
Un altro tipo di reazione chimica che consente anche ad alcune specie di emettere luce è attraverso gli ioni, piuttosto che gli enzimi. Questo permette al corpo di controllare la luminosità della luce per rilasciare più o meno proteine,tutto questo controllato dal sistema nervoso degli animali, in risposta a fattori esterni.
Tipi di bioluminescenza
Esistono tre tipi principali di bioluminescenza: intracellulare, extracellulare e quella prodotta dalla relazione simbiotica con i batteri. La prima è quella in cui la reazione chimica si produce interamente all'interno del corpo degli animali bioluminescenti., attraverso cellule specializzate. Questo tipo di bioluminescenza è caratteristico di vari calamari e dinoflagellati.
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La bioluminescenza extracellulare è quando la reazione tra luciferasi e luciferina avviene al di fuori dell'organismo bioluminescente. Entrambi i componenti sono immagazzinati in diverse ghiandole all'interno o sulla pelle dell'animale. Nel momento in cui necessitano dell'emissione di luce, secernono le sostanze per effettuare la reazione chimica. Questo tipo di bioluminescenza è comune in alcuni crostacei e cefalopodi abissali.
La bioluminescenza che avviene per simbiosi con i batteri è la più diffusa nel regno animale, soprattutto negli animali marini come molluschi, echinodermi, pesci e vermi. In varie parti del corpo degli animali bioluminescenti, sono disposte piccole vesciche, dette fotofori, dove tengono i batteri luminescenti, che vengono attivati o secreti quando necessario.
Funzioni di bioluminescenza
La bioluminescenza ha una vasta gamma di funzioni all'interno del regno animale. Tutti aiutano le specie bioluminescenti a sopravvivere, sia per riprodursi, nutrirsi o difendersi.
Come sistema di difesa, la bioluminescenza è estremamente efficace: la luce prodotta viene utilizzata per spaventare o confondere i predatori. Questo viene fatto da una serie di flash. Alcune specie staccano persino gli arti bioluminescenti dai loro corpi come tecnica di distrazione per impedire loro di attaccare organi vitali, come fanno i Anomalopidi, la famiglia dei pesci lanterna.
Alcune specie usano l'emissione di luci per trovare un compagno. I maschi usano segnali luminosi per attirare l'interesse femminile, mentre le femmine possono rispondere ai maschi con altre emissioni luminose. Questa tecnica viene utilizzata dalle lucciole per riprodursi. Un altro caso potrebbe essere che l'intensità luminosa della luce emessa dimostri il potenziale di virilità del maschio.
Anche la bioluminescenza è usata come tecnica offensiva. L'esempio più lampante sono le specie che usano la luce come esca, perché alcuni pesci sono attratti dalla luce e quando sono abbastanza vicini vengono consumati. La luce può essere utilizzata anche dai predatori per vedere meglio nelle profondità marine.
