Mi illumino di bio-immenso

È sorprendente che molti animali, sia terrestri sia marini, siano in grado di produrre luce, ma è ancora più interessante sapere che questa luce non ha la stessa origine, distinguendosi in bioluminescenza e biofluorescenza.

La bioluminescenza è un fenomeno per cui organismi viventi emettono luce attraverso una reazione chimica, che coinvolge due composti chimici: un substrato organico, chiamato "luciferina", e un enzima che catalizza la reazione, detto "luciferasi". Durante la reazione, la luciferina cede elettroni, i quali, passando a un livello minore di energia, la liberano sotto forma di luce. In ambiente marino, questa reazione avviene in organi specifici, i fotofori, costituiti da cellule chiamate fotociti.

La bioluminescenza è legata soprattutto a organismi marini, a volte tassonomicamente distanti tra loro, che vivono nel piano batiale, compreso tra i 200 e i 2.000 metri, e nel piano abissale, che si estende tra i 2.000 ed i 6.000 metri di profondità. A tali profondità l’oscurità è totale e la luce prodotta serve a molteplici scopi: ad attirare le prede, funzionando come una trappola luminosa; a confondere i predatori con lampi accecanti; a comunicare con potenziali partner per l’accoppiamento; a camuffarsi, proiettando luce verso il basso quando i fotofori sono posti sul ventre, in tal caso essi servono a interrompere la silhouette del pesce e a farlo confondere con la luce proveniente dalla superficie agli occhi di chi lo osserva da sotto. Questa strategia di difesa è nota come "contro-illuminazione”.

Alcuni pesci che usano i fotofori per attirare le prede sono il “drago di mare barbuto” (Idiacanthus atlanticus Brauer, 1906), lungo in media 40 cm, dal corpo molto allungato e sottile, anguilliforme, e con un fotoforo all’estremità di un’appendice che si diparte dal mento, e il Cryptopsaras couesii Gill, 1883, meglio conosciuto come “rana pescatrice degli abissi”, un pesce che può raggiungere i 30 cm di lunghezza e che vive tra i 700-1.000 m di profondità. La sua caratteristica più evidente è la presenza di una bocca molto grande, sproporzionata rispetto al corpo, dotata di denti affilati che sono così lunghi da non essere contenuti all’interno della bocca. Per catturare le prede si avvale del primo raggio della pinna dorsale, che è allungato e dotato all'estremità di un fotoforo che funge da "esca" per la cattura delle prede.

Lo squalo Dalatias licha Bonnaterre, 1788, noto anche come “squalo zigrino”, è il più grande  vertebrato luminoso conosciuto, raggiungendo la lunghezza massima di 1.82 m; i fotofori sono disposti sul ventre e sulle pinne che si illuminano di un colore blu-verde. Esso sembra avvalersi, quindi, della controilluminazione. Ma perché D. licha emette luce ventralmente per controilluminare quando ha pochi o nessun predatore? I ricercatori belgi e neozelandesi, che hanno studiato questa specie, hanno formulato due ipotesi che potrebbero spiegare la luminescenza ventrale: essa potrebbe essere utilizzata per illuminare il fondale oceanico durante la ricerca e la caccia delle prede oppure per avvicinarsi furtivamente alle prede, utilizzando il camuffamento della controilluminazione, prima di colpire velocemente quando esse sono abbastanza vicine. In entrambi i casi, il principio della controilluminazione sarebbe stato distorto per fungere da strumento di predazione anziché da meccanismo di difesa. Tuttavia, osservazioni in vivo e studi comportamentali sono necessari per convalidare tali ipotesi.

La biofluorescenza, al contrario della bioluminescenza, si verifica quando gli organismi assorbono la luce a una lunghezza d'onda e la riemettono a un'altra, apparendo spesso di un colore diverso. Questo processo è associato a molecole speciali chiamate fluorofori, che sono presenti in alcune cellule. Quando queste molecole assorbono luce, passano a uno stato di energia superiore ritornando al loro stato normale, rilasciano energia come luce visibile, che è quella che vediamo come fluorescenza.

A differenza della bioluminescenza, pertanto, le creature biofluorescenti necessitano di una fonte di luce esterna per brillare. Entrambi i meccanismi si sono evoluti in modo indipendente in più linee animali, dimostrando il potere dello sviluppo di un carattere (tratto evolutivo) che offre vantaggi significativi in termini di sopravvivenza.

Recenti scoperte scientifiche hanno rivelato che molte specie di squali e razze possiedono proprietà biofluorescenti. Nel 2014 è stato scoperto che la pelle di due specie di squali di colore marrone opaco sotto la normale illuminazione è fluorescente e assume una debole luminosità verde quando gli individui nuotano in acque profonde dove, tuttavia, arrivano ancora gli ultimi raggi di luce blu. Si tratta di Cephaloscyllium ventriosum Garman, 1880, uno squalo del pacifico orientale che raggiunge la lunghezza di circa un metro e può ingrandire il suo corpo gonfiandosi di aria o di acqua per ingannare i predatori (pertanto, detto in inglese “swell shark”, cioè squalo gonfiabile) e di Scyliorhinus retifer, in inglese “chain catshark”, in italiano “gattuccio” dell’Atlantico occidentale. 

È stato ipotizzato che la biofluorescenza, nella zona crepuscolare dell'oceano (tra 200 e 1.000 m), possa favorire la comunicazione tra individui della stessa specie, poiché si è osservato che questi squali hanno sviluppato speciali filtri visivi nei loro occhi, che migliorano la loro capacità di vedere questi motivi luminosi sullo sfondo blu dell'oceano. La pelle bioluminescente potrebbe anche aiutare gli individui a mimetizzarsi contro la luce discendente, se visti dal basso.

Questi risultati suggeriscono che la biofluorescenza potrebbe essere molto più diffusa tra i vertebrati marini di quanto si pensasse in precedenza, con potenziali ulteriori scoperte nella zona crepuscolare dell'oceano.

Fig. 1 Testa di Idiachantus atlanticus (da Idiacanthus Atlanticus Meet 4 Amazing Creatures Of The Deep Sea) |

Fig. 2 Visione laterale dello squalo bioluminescente Dalatias licha (da Mallefet et al., 2021)