La bioluminescenza è un fenomeno affascinante che si verifica in natura quando alcuni organismi viventi emettono luce. Questa luce non è prodotta dal calore, come la luce del Sole o di una lampadina, ma da una reazione chimica che avviene all’interno delle loro cellule. La reazione chimica è innescata da un enzima chiamato luciferasi, che agisce su una molecola chiamata lucifera. La luciferina si trasforma in un’altra molecola, emettendo energia sotto forma di luce. Il colore della luce emessa varia a seconda del tipo di organismo e della specifica molecola di luciferina coinvolta. Nel mese di aprile del 2024, un nuovo studio scientifico ha rimesso in discussione le origini di questo fenomeno naturale che potrebbe essere più antico del previsto:
Secondo uno studio pubblicato negli Atti della Royal Society B , gli organismi viventi hanno attivato una fonte di luce naturale quasi 300 milioni di anni prima di quanto si pensasse in precedenza. Un gruppo di scienziati dello Smithsonian National Museum of Natural History ha utilizzato dati genetici e modelli statistici per dimostrare che la bioluminescenza – la capacità degli esseri viventi di produrre luce attraverso reazioni chimiche – si è evoluta per la prima volta negli invertebrati marini chiamati ottocoralli circa 540 milioni di anni fa:
“La bioluminescenza è un fenomeno diffuso che si è evoluto più volte attraverso l’albero della vita, convergendo tra diversi tipi di fauna e habitat. L’ubiquità della bioluminescenza, in particolare negli ambienti marini dove è comunemente utilizzata per la comunicazione e la difesa, evidenzia il valore adattivo di questo tratto, sebbene le origini evolutive e i tempi dell’emergenza rimangano sfuggenti per la maggior parte degli organismi luminosi. Gli cnidari antozoi sono un gruppo eterogeneo di animali con numerose specie bioluminescenti presenti in tutti gli oceani del mondo, dalle acque poco profonde ai mari profondi con luce limitata dove la bioluminescenza è particolarmente prominente. Questo studio documenta la presenza di antozoi bioluminescenti in profondità ed esplora la diversità e le origini evolutive della bioluminescenza tra gli Octocorallia, un importante gruppo di antozoi di organismi luminosi marini. Utilizzando un approccio filogenomico e la ricostruzione dello stato ancestrale, forniamo prove di un’unica origine della bioluminescenza negli Octocorallia e deduciamo che l’età in cui si è verificata intorno all’era Cambriana, circa 540 milioni di anni fa, stabilendo un nuovo record per la prima epoca di comparsa della bioluminescenza nel ambiente marino. I nostri risultati suggeriscono inoltre che questa caratteristica è stata ampiamente mantenuta nei discendenti di un antenato delle acque profonde e che le capacità bioluminescenti potrebbero aver facilitato la diversificazione degli antozoi nelle profondità marine” – si legge nello studio scientifico che prosegue:
Evoluzione della bioluminescenza negli Octocorallia:
“La ricostruzione dello stato ancestrale ha rivelato che il più recente antenato comune degli ottocoralli era bioluminescente ( figura 3 ; materiale supplementare elettronico, figura S3). Questa analisi colloca l’origine della bioluminescenza negli Octocorallia almeno o appena prima dell’era Cambriana (542 Ma, IC 95%: 463–624 Ma), fornendo informazioni su quanto presto questo tratto sia apparso nei Metazoa e sulla sua prevalenza di lunga data all’interno in particolare gli ottocoralli. Successivamente, si sono verificate presunte perdite di bioluminescenza in tutta la classe. Lo stato ancestrale dell’ordine Malacalcyonacea, che divergeva per circa 440 Ma (CI: 345–532 Ma) e comprende principalmente coralli molli, senza assi scheletrici calcitici, è attualmente sconosciuto. Molti ottocoralli in questo ordine si trovano in acque poco profonde, mentre lo stato ancestrale e le capacità bioluminescenti della stragrande maggioranza dei malacalcionacei sono sconosciuti ( figura 3 ). Tuttavia, a meno che la bioluminescenza non sia stata persa precocemente nei Malacalcyonacea, potrebbero essersi verificate perdite multiple in questo gruppo, incluso nel più recente antenato comune (MRCA) dei Paramuriceidae ( figura 3 )” – si legge ancora nello studio scientifico. La conclusione dei ricercatori:
“Sebbene l’emergere della bioluminescenza nell’MRCA degli Octocorallia non sembri essere associato all’ascendenza delle acque profonde, i nostri risultati suggeriscono che l’MRCA delle Scleralcyonacea, in gran parte bioluminescenti, aveva un intervallo di profondità esteso tra acque poco profonde e profonde, con il tratto ampiamente mantenuto nei discendenti degli antenati delle acque profonde. Ciò suggerisce che il mantenimento della bioluminescenza all’interno di questo gruppo è associato a uno stile di vita delle profondità marine o forse che la presenza di questo tratto è ciò che ha consentito alle specie di diversificarsi nelle profondità marine. Tutte le famiglie di ottocoralli che hanno più registrazioni di specie bioluminescenti si sono evolute da antenati bioluminescenti delle profondità marine. I nostri dati suggeriscono anche che molti dei generi bioluminescenti che si trovano in acque poco profonde si sono evoluti da MRCA bioluminescenti che probabilmente abitavano le profondità marine, indicando l’emergere di lignaggi bioluminescenti di acque profonde in habitat di acque poco profonde. Sono necessarie ulteriori indagini per chiarire sia i fattori genomici che quelli ambientali che contribuiscono alla perdita/conservazione dei tratti bioluminescenti nel tempo negli antozoi. La bioluminescenza non è così prevalente negli Hexacorallia, che potrebbero aver sviluppato una base genetica diversa per l’emissione di luce. Tra gli esacorali, la bioluminescenza è mantenuta principalmente nell’ordine divergente precoce degli Zoantharia, privo di scheletri, lo stato scheletrico ancestrale previsto degli Anthozoa [ 10 ]. È interessante notare che gli zoantidi bioluminescenti si trovano spesso a vivere su specie di coralli e spugne che ospitano invertebrati associati, mentre le specie di zoantidi non bioluminescenti si trovano più comunemente a crescere su substrati di carbonato (AMQ 2016, osservazione pers.). La comunicazione con i commensali e la difesa contro i predatori sono stati suggeriti come possibili ruoli della bioluminescenza tra gli cnidari antozoi (ad esempio [ 4 , 16 ]), sebbene la vera natura di queste associazioni ecologiche rimanga enigmatica. Ulteriori indagini sul valore adattativo di questo tratto negli Anthozoa potrebbero far luce sulla scarsità di questo tratto negli esacoralli.”
Lo studio scientifico è consultabile al seguente link: https://www.discovermagazine.com/the-sciences/10.1098/rspb.2023.2626
