10 Fantastiche creature terrestri che possono brillare

Ho pubblicato dieci post sul mio blog finora e tutti sono basati su articoli di riviste scientifiche. Ma voglio anche postare di tanto in tanto alcuni fatti scientifici interessanti e divertenti, così ho messo insieme questa lista incredibile. Spero che tu abbia un nuovo anno luminoso!

La nostra prima, o unica, esperienza di animali luminosi è probabilmente l’essere attratti dall’abbagliante spettacolo di luci messo in scena dalle lucciole. La capacità apparentemente magica di emettere la propria luce – un fenomeno chiamato bioluminescenza – è in realtà prodotta da una reazione chimica all’interno dell’organismo. La reazione coinvolge un enzima noto come luciferasi, una molecola chiamata luciferina, e una molecola di ossigeno. La luciferasi agisce sulla reazione tra luciferina e ossigeno per dare un nuovo composto che genera la luce che vediamo. Questo processo richiede energia, ma la bioluminescenza è incredibilmente efficiente: meno del 20% della luce viene sprecata come calore e per questo viene spesso chiamata “luce fredda”.

Mentre la bioluminescenza è diffusa tra gli organismi marini, è rara sulla terraferma e si è evoluta milioni di anni dopo. Tuttavia, ci sono alcune affascinanti creature terrestri che hanno evoluto la capacità di produrre luce – soprattutto insetti e funghi. Anche se la luce emessa può essere di diversi colori, i colori più comuni sia nel mare che sulla terraferma sono il blu e il verde, ma sulla terraferma si possono vedere anche rari casi di giallo e persino di rosso. Gli organismi si illuminano per vari motivi, come attirare i compagni, avvertire i predatori e trovare il cibo. Alcuni brillano solo in momenti specifici, solo per pochi secondi, mentre altri brillano costantemente. Ecco alcune delle poche ipnotizzanti creature terrestri capaci di brillare. Quanti di questi hai già individuato?

1. Lucciole scintillanti: Un’attrazione fatale

Le lucciole bioluminescenti Arachnocampa luminosa, conosciute anche come moscerini dei funghi, sono grandi come un fiammifero e si trovano solo nelle zone buie e umide della Nuova Zelanda, in particolare nelle Grotte di Waitomo, che sono diventate una popolare attrazione turistica per il loro stupefacente spettacolo stellare. Queste lucciole sono le larve che si schiudono dalle uova e alla fine diventano insetti adulti a due ali che di solito vivono solo per pochi giorni al solo scopo di accoppiarsi. Durante lo stadio larvale, che è il più lungo e dura fino a 9 mesi, le larve devono mangiare voracemente per resistere fino allo stadio adulto durante il quale non possono mangiare perché non hanno la bocca.

Questi abitanti delle grotte hanno escogitato una tattica subdola per intrappolare le loro prede: Costruiscono le loro “linee di pesca” fatte di seta con goccioline di muco appiccicoso che possono appendere giù dal soffitto; queste linee possono estendersi fino a 20 pollici di lunghezza. Quando scende la notte, brillano di un colore blu radioso per attirare prede ignare come gli insetti – che strisciano o volano verso l’esca – che vengono intrappolati nella rete appiccicosa delle linee e paralizzati dalle sostanze chimiche nel muco. Le larve poi strisciano giù e mangiano la loro preda. Più sono affamate, più possono brillare. Sorprendentemente, impiegano solo 15 minuti per fare una linea e possono fare fino a 25 linee a notte!

Sono estremamente territoriali e quando la loro densità è alta, possono anche ricorrere al cannibalismo se percepiscono un invasore della loro stessa specie. Le femmine adulte si illuminano per attirare le compagne, ma anche i maschi possono illuminarsi, e quando arrivano diversi maschi si combattono tra loro finché il più adatto vince la femmina. La femmina perde la sua capacità di brillare dopo aver deposto le uova.

Se avete la fortuna di vedere queste incredibili creature, rimanete in silenzio e non puntate le torce su di loro perché spegneranno le loro luci.

2. Lumache lucide

La lumaca, Quantula striata, può assomigliare a qualsiasi altra lumaca, ma è l’unica lumaca di terra conosciuta per essere in grado di produrre luce, e si trova nel sud-est asiatico. Insolitamente, le sue uova brillano continuamente nel buio e alla schiusa producono lampi momentanei di luce giallo-verde da dietro la bocca per diversi giorni, anche se la luce è fioca.

Le ragioni del bagliore e del lampeggiamento sono un mistero, ma è interessante notare che smettono di brillare quando raggiungono la maturità riproduttiva. Alcuni ricercatori hanno suggerito che attraverso il lampeggiamento comunicano con altri membri della loro specie e possono riunirsi, anche se non sono sicuri del perché. Che modo creativo di invitare gli altri per un incontro!

3. Fungo lampeggiante

A parte gli insetti, la bioluminescenza è più comune tra i funghi; infatti sono state segnalate almeno 50 specie di funghi luminosi, con specie australiane più luminose di quelle nordamericane. Una delle specie più cool è il fungo Mycena lucentipes, una delle sei specie di funghi bioluminescenti che gli scienziati hanno scoperto nel 2006 nella foresta atlantica del Brasile. Brilla di un verde brillante e di notte è davvero uno spettacolo affascinante. Ma perché brillano? I micologi o gli esperti di funghi non lo sanno, ma hanno ipotizzato che potrebbe essere per richiamare gli artropodi che aiutano a disperdere le loro spore in altri luoghi. Altre spiegazioni hanno postulato che il loro bagliore può dissuadere gli insetti dal mangiarli o attirare i predatori degli insetti a mangiarli in modo che non possano mangiare i funghi – in altre parole possono invitare il nemico del loro nemico a proteggersi.

Ci sono più specie di funghi là fuori che aspettano di essere scoperte quindi la prossima volta che vai a fare una passeggiata nella foresta, vai di notte e guardati intorno con attenzione – chissà potresti anche inciampare su un nuovo fungo luminoso!

4. Millepiedi tossici fosforescenti

Delle oltre 12.000 specie di millepiedi conosciute, solo una manciata di esse appartenenti al genere Motyxia sono bioluminescenti e tutte si trovano esclusivamente nelle regioni montuose della California. Passano il giorno nascosti sotto il suolo, ma al calar della notte questi viscidi ciechi strisciano fuori dal terreno per sgranocchiare piante morte ed emettono un bagliore costante dal loro esoscheletro. Il loro bagliore è minaccioso per i predatori: Quando vengono disturbati o minacciati, rilasciano cianuro tossico da piccoli pori nel loro corpo. In un esperimento per testare questa nozione, i ricercatori hanno messo dei falsi millepiedi dipinti fatti di argilla accanto a quelli veri e luminosi di notte e li hanno esaminati la mattina dopo. Con loro sorpresa, i falsi millepiedi sono stati attaccati ferocemente quattro volte più spesso di quelli realmente luminosi da quelli che hanno dedotto essere roditori.

In modo sorprendente, questi millepiedi hanno evoluto un meccanismo diverso per brillare che non usa luciferasi ma impiega invece una fotoproteina che si accende quando viene attivata con composti ricchi di calcio. Questo meccanismo è simile al modo in cui le meduse, Aequorea Victoria, brillano usando la proteina verde fluorescente, che è ampiamente utilizzata in laboratorio per scopi di ricerca come l’attaccamento ai geni di interesse per studiare la loro posizione all’interno delle cellule.

5. Vermi ferroviari radianti

I vermi ferroviari sono larve e larviformi femmine, che sono adulti – circa due pollici di lunghezza – che assomigliano a larve e appartengono alla stessa superfamiglia di coleotteri delle lucciole. Sono uno dei pochi organismi che raggiungono la notevole impresa di emettere non uno ma due colori in diverse parti del loro corpo. Questi vermi appartengono al genere Phrixothrix e si trovano in Sud America. I vermi assomigliano a un treno in miniatura che si muove di notte: La testa brilla di un rosso fuoco mentre il corpo emette luce verde attraverso undici coppie di macchie luminose disposte in file.

Gli scienziati hanno imparato che l’enzima luciferasi coinvolto nella reazione che dà il colore rosso atipico nella testa è l’unico enzima che può fare questo in natura ed è leggermente diverso nella struttura dalle altre luciferasi. Studi risalenti agli anni ’40 riportavano che ad una leggera perturbazione – come battere il tavolo e soffiare sopra di loro – accendono il loro faro rosso e di fronte a perturbazioni più vigorose accendono entrambe le loro file di luci verdi. Prove più recenti suggeriscono che il loro bagliore invia un segnale ai predatori che hanno un sapore terribile.

6. Luminous Click Beetles

Molti coleotteri a scatto della famiglia Elateridae (parenti stretti delle lucciole) specialmente quelli del genere Pyrophorus sono bioluminescenti e si trovano nelle zone tropicali dell’emisfero occidentale. Sono anche chiamati coleotteri schioccanti e, come suggerisce il loro nome, emettono suoni schioccanti quando si spingono in aria – spesso diversi centimetri – per raddrizzarsi se sono a testa in giù. Quando sono minacciati dai predatori possono anche saltare rapidamente in aria per difendersi.

Inoltre, producono una luce costante in molti colori diversi – dal verde all’arancione a seconda della specie – in due punti sul davanti che sembrano fari e uno sotto l’addome. I fari brillano così intensamente che possono essere individuati a più di cento metri di distanza. La specie giamaicana Pyrophorus plagiophthalamus è unica in quanto può produrre due diversi colori di luce nel suo corpo; sotto il corpo emette una luce gialla e in cima i suoi fari brillano di verde. Sembra proprio che vengano da un altro pianeta. Gli scienziati pensano che le loro luci superiori e inferiori abbiano funzioni diverse: i loro fari sono un faro per i predatori della loro tossicità mentre la luce sotto la pancia facilita la comunicazione tra i membri del sesso opposto.

7. Freaky Glowing Cockroach

Come se gli scarafaggi non fossero abbastanza inquietanti, che ne dite di incontrare lo scarafaggio luminoso, Lucihormetica lucka, che striscia fuori dalla vostra casa di notte? Beh, le possibilità sono rare – in effetti potresti non incontrarne mai uno nella tua vita perché si trovano solo nelle foreste pluviali vicino a un vulcano attivo in Ecuador e l’ultimo esemplare conosciuto è stato raccolto nel 1939. C’è la possibilità che siano addirittura estinti ormai.

Ma gli scarafaggi luminosi non sono una novità: dalla loro prima scoperta nel 1999, 13 specie sono state identificate in Sud America. I due punti simili agli occhi e un altro punto sulla schiena di L. lucka si illuminano trasmettendo la loro tossicità. Ma si scopre che non sono veramente tossici – stanno solo fingendo; stanno abilmente imitando gli scarafaggi a scatto – i loro parenti più vecchi menzionati prima – che si illuminano per pubblicizzare la loro tossicità, ma questo scarafaggio che emette una luce di colore identico sta solo ingannando i suoi predatori. L’apparenza può davvero ingannare! I punti luminosi sono pieni di batteri che vivono sul suo esoscheletro.

8. Lombrichi inquietanti

Tutti abbiamo visto dei lombrichi ad un certo punto della nostra vita. Ma avete mai visto un lombrico luminoso? Ci sono 33 specie di lombrichi luminescenti che si trovano in tutto il mondo, anche se la maggior parte di loro sono raggruppati nel sud americano. Emettono luce dal blu fino al rosso dello spettro.

I lombrichi normalmente secernono muco, che gli scienziati chiamano liquido celemico, per scivolare facilmente nelle loro tane, ma un paio di specie rare trasudano un tipo unico di muco – uno che può effettivamente brillare. Sì, avete sentito bene, il suo muco è bioluminescente!

Ci sono due specie segnalate con diversi colori di muco: una dalla Nuova Zelanda e l’altra dalla Georgia negli Stati Uniti. Il particolare lombrico della Nuova Zelanda, Octochaetus multiporus, trasuda un brillante fluido celemico giallo-arancione dalla bocca, dall’ano e dalla parte inferiore quando si sente disturbato o minacciato. Infatti, è così bizzarro che il suo fluido sembra brillare in diversi colori in diverse fasi della sua vita. È interessante notare che la loro bava luminosa è stata notata dai Maori che hanno sfruttato O. multiporus come esche da pesca. Il lombrico della Georgia, Diplocardia longa, si trova nei terreni sabbiosi delle pianure costiere e sputa una melma blu brillante che si pensa metta in allarme i predatori. Forse la bava colorata che trasuda dai mostri che vediamo nei giochi per bambini non è poi così inverosimile.

9. Batteri raggianti: Un amico o un nemico?

Photorhabdus luminescens sono incredibilmente unici in quanto sono gli unici batteri terrestri capaci di bioluminescenza. Sono affascinanti perché da un lato sono utili ai vermi nematodi (vermi tondi) ma dall’altro sono letali per altri insetti. I microbi vivono felicemente nelle viscere dei vermi nematodi del suolo in un’alleanza simbiotica in cui entrambi traggono beneficio: essi impartiscono un morbido bagliore blu ai vermi, presumibilmente per attirare la preda, e a loro volta condividono alcuni dei nutrienti dal cibo del verme.

Per complicare le cose, questi nematodi sono in realtà parassiti che cacciano altri insetti del suolo – come le larve di coleotteri, falene e mosche – dove penetrano e si stabiliscono nel loro corpo. Una volta dentro, rigurgitano i loro insidiosi partner microbici nel flusso sanguigno dell’ospite. I microbi iniziano quindi la loro guerra chimica; uccidono l’ospite iniettando un flusso di proteine insetticide mortali nelle sue cellule ed enzimi che scompongono il suo corpo, riducendolo a una “zuppa di nutrienti” entro due giorni. P. luminescens divora felicemente questa zuppa e si moltiplica esponenzialmente dando origine a milioni di altri se stessi. Allo stesso tempo, i microbi rilasciano antibiotici che impediscono ad altri batteri di invadere il loro banchetto. Il verme a sua volta si nutre dei batteri fiorenti e si sottopone a diversi cicli di riproduzione all’interno del cadavere producendo ogni volta centinaia di uova che consumano anche i batteri. Quando le scorte di nutrienti diminuiscono, i batteri rimanenti ricolonizzano le viscere della prole appena schiusa del verme ed eruttano dal cadavere per partire alla ricerca della loro prossima vittima. A volte, quando le scorte di cibo sono estremamente basse, la prole si nutre invece dell’intestino della madre, uccidendola in un fenomeno raccapricciante chiamato endotokia matricida.

Mentre i P. luminescens sono letali per gli insetti, sono innocui per gli esseri umani. Infatti, le loro capacità di produrre antibiotici si sono rivelate una manna per i soldati feriti sul campo di battaglia durante la guerra civile nel 1862 – un’era pre-antibiotica. Apparentemente alcuni soldati feriti, specialmente quelli che aspettavano fuori sotto la pioggia fredda per essere aiutati, dalla battaglia di Shiloh sembravano sopravvivere meglio e più velocemente di altri; si è scoperto che avevano ferite che letteralmente brillavano al buio – un fenomeno che divenne noto come il “Bagliore dell’Angelo”. Ora si pensa che le loro ferite fossero colonizzate da P. luminescens dal terreno fangoso che li proteggeva dall’infezione di altri batteri mortali. Beh, in alcuni rari casi, alcune infezioni batteriche sulle ferite possono effettivamente essere utili – specialmente quelle che brillano!

Gli scienziati stanno studiando l’utilizzo di questa coppia mortale come insetticida biologico sulle colture per proteggerle dalle infestazioni di insetti.

10. Flamboyant Fireflies – Lo spettacolo pirotecnico gratuito della natura

Non possiamo completare la nostra lista senza coprire le lucciole – gli organismi terrestri bioluminescenti più popolari e ampiamente studiati. Le lucciole sono in realtà coleotteri le cui conversazioni consistono in modelli di lampi di luce dal loro addome, che sono unici per ogni specie, e possono essere gialli, verdi o anche rossi. Le lucciole maschio esibiscono lampi di luce specifici che sono compresi solo dalle potenziali compagne che rispondono emettendo lo stesso segnale lampeggiante che i maschi possono riconoscere e muoversi verso le femmine. Sembra un modo affascinante per attirare le compagne?

Beh, alcune lucciole non sono così accattivanti, almeno non le lucciole femmine del genere Photuris. Usano le loro luci come uno stratagemma: imitano i modelli di lampo e ritardo del segnale delle lucciole Photunis femmina per attirare i maschi Photunis, ma per uno scopo diverso dall’accoppiamento – per divorarli. I maschi ingenui si muovono verso di loro sperando di trovare un compagno, ma invece trovano la morte. Allora perché le mangiano? Alle lucciole Photuris manca un composto difensivo chiamato lucibufagina, che aiuta a scoraggiare i predatori come i ragni dal mangiarle. Ma i loro cugini Photunis lo producono in quantità copiose, quindi lo ottengono astutamente consumandoli.

La luciferasi è un enzima indispensabile nei laboratori medici e biologici dove viene utilizzato come gene reporter collegandolo ad un gene di interesse – come quelli implicati nelle malattie – per tracciare la loro espressione nelle cellule. Il gene luciferasi è stato inserito in tessuti specifici di organismi viventi come i topi per monitorare visivamente la progressione dei tumori cancerosi. Infatti, gli scienziati hanno ingegnerizzato mutanti della luciferasi che possono emettere una luce più brillante in una serie di colori, che sono molto utili nell’imaging di diverse proteine all’interno degli organismi.

Gli scienziati sperano di sfruttare l’attività della luciferasi per produrre luci più efficienti dal punto di vista energetico che potrebbero un giorno sostituire le nostre lampade fluorescenti e LED. Un team di scienziati ha creato nanorods incandescenti usando una luciferasi geneticamente manipolata attaccata ai nanorods, che hanno agito come carburante. Essi immaginano che queste lucciole-nanorods potrebbero essere inserite in luci LED e illuminarsi senza usare l’elettricità.

Se questo suona attraente, aspettate di sentire un’altra possibilità più eccitante: usare piante luminose per illuminare la vostra casa. Il Glowing Plant Project, guidato da un team di scienziati in un progetto di biohacking fai da te, mira a promuovere l’illuminazione naturale senza elettricità alimentata da luciferasi sintetica nelle piante come alternativa sostenibile al nostro crescente fabbisogno energetico. In effetti, già nel 1986 un team di ricercatori ha ingegnerizzato una pianta di tabacco per esprimere la luciferasi lucciola, ma hanno dovuto innaffiarla con luciferina per farla brillare e la luce era fioca. Da allora, alcuni altri gruppi di ricerca hanno creato con successo piante luminose.

Ma questo recente progetto è stato così popolare che ha superato il suo obiettivo di finanziamento iniziale di soli 65.000 dollari su Kickstarter raccogliendo quasi mezzo milione, e coloro che hanno promesso 40 dollari o più sono promessi semi di piante Arabidopsis luminose come ricompensa, anche se molte persone si oppongono al rilascio di semi di piante geneticamente modificate non regolamentate. Con la risposta travolgente, il team ha anche in programma di creare una pianta di rosa luminosa.

Le applicazioni della luciferasi sono infinite e chissà un giorno si potrebbe anche guidare a casa di notte attraverso strade illuminate con alberi luminosi. Il futuro sembra sicuramente luminoso!