Lo spettacolo in Svezia del plancton bioluminescente: questione di chimica

Toglie il respiro quel mare bioluminescente che s’infrange sulle coste della Svezia. Sembra magia ma è solo la bellezza della natura che ancora una volta si manifesta. Una nuvola di plancton, come tante lampadine, illumina la spiaggia della piccola isola di Mjorn. È uno spettacolo che incanta. E’ uno strano fenomeno luminoso, catturato dallo scatto del fotografo Lukasz Warzecha, presente lì per caso da semplice turista in vacanza. «Come un mare in fiamme» è la sua dichiarazione che ha lasciato, subito dopo, al Daily Mail. Ma perché questi piccolissimi organismi marini a un tratto si accendono di luce? La risposta arriva dalla biologia e dalla chimica.

Si tratta di un modo per difendersi, è una risposta agli stimoli esterni. La complessa reazione chimica che rende possibile tutto questo chiama in causa diverse molecole. Innanzi tutto la luciferina che è un pigmento, più precisamente in chimica si tratta di un fenolo eterociclico termostabile. Le luciferine sono presenti nelle lucciole, nelle lumache, nei batteri e come in questo caso nel plancton. Termostabile è una proprietà delle sostanze, significa che le alte temperature non alterano la struttura.

La luciferina è presente nell’animale sia in forma ridotta che in forma ossidata. Quando la luciferina ridotta si lega a un enzima, si ossida e genera la bioluminescenza. L’enzima è il secondo “ingrediente” indispensabile. Quello in questione si chiama luciferasi, proteina priva di gruppo prostetico e termolabile. Andando nel dettaglio, perché il fenomeno della bioluminescenza accada è necessario che la luciferina ridotta reagisca con una molecola di ATP, formando la molecola intermedia luciferil-adenilato. L’ATP è il composto ad alta energia che permette nel nostro organismo la riuscita della stragrande maggioranza delle reazioni metaboliche. E’ paragonabile a delle monete, a dei soldi, che servono perché una sostanza A (reagente) si trasformi in una sostanza B (prodotto).

E’ il composto intermedio che si è creato, il luciferil-adenilato, che va a legarsi saldamente al sito catalitico dell’enzima luciferasi. Grazie a questo legame il luciferil-adenilato si ossida dando prodotti a uno stato eccitato (maggiore energia). E’ come se compisse un balzo in avanti lungo una scala. Ritornando alla forma ridotta, decadendo, libera energia emettendo luce. Per ogni molecola di luciferina ossidata viene emesso un quanto di luce. Il tipo di colore della luce è determinato dalla proteina enzimatica, quindi dalla luciferasi. Infatti, diverse specie di lucciole hanno la stessa luciferina, ma emettono luce di colori differenti.

Il mare in fiamme è opera del piccolo organismo marino non a caso chiamato dagli scienziati Noctiluca scintillans ossia scintillante di notte. I Noctiluca sono predati dai copepodi, piccoli crostacei, ma quando tentano di mangiarseli scatta la bioluminescenza come difesa. È stato, infatti, dimostrato dagli scienziati che l’emissione di luce faccia allontanare i copepodi. Non è la luce in sé ciò che spaventa i crostacei, ma il fatto che in questo modo diventano vulnerabili e rischiano di essere visti da i loro predatori quindi dai pesci.

I pesci sfruttano questo fenomeno e sono attratti dalla luce. Si tratta quindi per i Noctiluca scintillans di un meccanismo di difesa, coevolutosi insieme alla capacità predatoria di alcune specie di pesci che cacciano utilizzando la vista.
Ci sono tante ragioni per essere bioluminescenti: predazione, difesa e comunicazione. Ad oggi sono 660 i generi di animali capaci di emettere energia luminosa e non mancano rappresentanti dal mondo dei funghi o da quello vegetale come nel caso di molte alghe.

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