chimica-online.it

Bioluminescenza

Che cos'è la bioluminescenza?

Con il termine di bioluminescenza si intende l'emissione di luce visibile da parte di organismi viventi: ne sono un esempio il lampeggio delle lucciole e il risplendere - nel cuore della notte - di alcuni funghi di bosco.

La bioluminescenza è considerata un caso speciale del fenomeno più generale della luminescenza, processo che prevede emissione di luce senza produzione di calore.

E' originata da reazioni chimiche o biochimiche dovute, il più delle volte, a processi di ossidazione nei quali interviene un enzima (noto con il nome di luciferasi) e un pigmento (noto come luciferina); non proviene o dipende invece da luce assorbita dall'organismo.

La bioluminescenza è un tipo speciale di chemiluminescenza in quanto le sostanze chimiche coinvolte nel processo sono sintetizzate da cellule viventi e la reazione è catalizzata enzimaticamente. Il principio alla base della bioluminescenza è però lo stesso di quello della chemiluminescenza alla quale si rimanda per ulteriori chiarimenti.

Biologia e origine della luminescenza

Vi è una vasta gamma di organismi che hanno la capacità di produrre luce. Nel regno vegetale solo certi funghi, alcune alghe e batteri marini sono luminescenti.

In nessuno di questi casi la finalità del fenomeno è chiara e, mentre alcuni scienziati hanno avanzato l'ipotesi che si tratti di un sistema vestigiale o inutile, altri sostengono che questo processo debba avere invece un ruolo positivo.

Esempi di animali luminescenti si riscontrano nella scala zoologica dai livelli più semplici ai pesci; non esiste invece alcun vertebrato superiore (anfibio, rettile, uccello, mammifero) che sia in grado di emettere luce.

Tra gli Anellidi, si annoverano perlopiù Policheti marini, mentre alcuni comuni lombrichi terrestri possiedono cellule localizzate nella cavità corporea, in grado di emettere luce. Tra i molluschi emettono luce le vongole, le chiocciole e i polpi. Tra gli artropodi i crostacei (gamberetti), i millepiedi e centopiedi, e numerosi insetti, in particolare le lucciole.

Molti animali si servono della bioluminescenza come di un meccanismo per confondere, spaventare o stornare i predatori; è noto ad esempio un polpo che vive sul fondo del mare e che per spaventare i nemici emette luce invece di inchiostro.

Molti pesci emettono alla superficie ventrale del loro corpo una luminescenza diffusa che li confonde alla luminosità dell'ambiente. Dal di sotto, infatti, un predatore che guarda verso l'alto non può vedere il pesce in quanto ha la stessa intensità luminosa dei raggi che penetrano nell'acqua dal cielo, mentre di un oggetto normale gli apparirebbe il contorno.

La bioluminescenza può servire anche per attrarre la preda. Certi animali in cerca di cibo sono attratti verso una macchia luminosa ritenendola una possibile fonte di cibo, mentre altri si servono di quella macchia come di un'esca. Una piccola sfera luminosa sospesa a un tentacolo che pende dalla testa, proprio di fronte alla bocca della rana pescatrice, sembra attrarre la preda in una posizione a lei congeniale.

La luminescenza è coinvolta anche nel comportamento riproduttivo degli animali: durante il corteggiamento il maschio e la femmina delle lucciole si inviano infatti reciprocamente segnalazioni luminose.

bioluminescenza di una lucciola

Bioluminescenza di una lucciola.

L'origine della bioluminescenza non è ancora del tutto nota. Il fatto che il fenomeno compaia in molti diversi tipi di organismi e che abbia luogo attraverso meccanismi diversi fa pensare che il fenomeno si sia originato indipendentemente nei vari gruppi biologici.

Altri tipi di luminescenza

Altri tipi di luminescenza sono la fluorescenza e la fosforescenza: in questi casi però lo stato eccitato è creato da un preventivo assorbimento di luce e può essere provocato dalla frattura di cristalli, da una scarica elettrica, o da un bombardamento di molecole da parte di elettroni.

Studia con noi