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livello medio
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ARGOMENTO: BIOLOGIA MARINA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: OCEANO PACIFICO
parole chiave: Bioluminescenza, squali
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Un team di scienziati belgi e neozelandesi che studia gli squali al largo della Nuova Zelanda ha scoperto che tre specie di acque profonde sono in grado di emettere luminescenza al buio. La scoperta include il grande squalo pinna aquilone (Dalatias licha) che, potendo raggiungere le dimensioni di 180 cm, è ora il più grande vertebrato con capacità di bioluminescenza conosciuto. La curiosa scoperta era stata pubblicata su Frontiers of Marine Science nel febbraio 2021.
Partiamo dall’inizio
La bioluminescenza è spesso vista come un evento quasi magico, prodotto da batteri o altri organismi in modo accidentale ma potrebbe non essere sempre così; questa capacità di emettere luce fredda è presente anche in animali che vivono nelle profondità abissali. Considerando la notevole presenza di organismi luminosi in quella zona, questa generazione di bioluminescenza in ambienti profondi, spesso nella completa luminosità, si ritiene che essa assuma diversi ruoli negli abissi.
Figura 1 Visualizzazione del fotoforo del Dalatias licha e misure di densità. (A) Densità dei fotofori per ciascuna zona studiata lungo il corpo dello squalo. (B) Rappresentazione del gradiente di densità del fotoforo dorso-ventrale. Fotofori punteggiati di nero (punta di freccia rossa) osservati tra le scaglie placoidi (aree delimitate) nelle aree (C) rostrale e (D) ventrale. L’area rostrale presenta specifiche squame placoidi a forma di foglia, mentre l’area ventrale ospita tipiche scaglie placoidi del tipo a pavimentazione. (E) Primo piano dei fotofori neri di forma circolare all’interno del tegumento che circonda le scaglie placoidi ventrali. d, scala placoide; e, epidermide; m, melanoforo; p, fotoforo. (F) Variazione della densità dei fotofori nelle zone studiate. Caratteri diversi indicano differenze statistiche. Da studio citato
Durante la ricerca a Chatham Rise, al largo della Nuova Zelanda, sono state raccolte tre specie di squali di acque profonde (Dalatias licha, Etmopterus lucifer ed Etmopterus granulosus) e, per la prima volta, è stata documentata la loro capacità di emettere bioluminescenza. Il confronto delle immagini luminose degli squali, combinato con la descrizione istologica degli organi luminosi e l’analisi del loro controllo ormonale, ha evidenziato una conservazione evolutiva del processo di bioluminescenza di questi pesci appartenenti ai Dalatiidae e Etmopteridae.
Etmopterus lucifer – Autore The Trustees of the Natural History Museum, London – Fonte https://www.europeana.eu/en/item/817/…=dialialika Etmopterus lucifer Specimen.jpg – Wikimedia Commons
Questo primo studio, pubblicato su Frontiers in Marine Science, Frontiersin.org fornisce una panoramica della diversità della bioluminescenza degli squali ma sottolinea la necessità di ulteriori ricerche per comprendere questi insoliti abitanti delle profondità marine: gli squali luminosi.
Figura 2. Schema luminoso ventrale di Dalatiidae ed Etmopteridae e istologia del fotoforo. Immagine del lato laterale alla luce del giorno, pattern luminescente ventrale e sezione attraverso il fotoforo tegumento ventrale di (A) Dalatias licha, (B) Isistius brasiliensis, (C) Squaliolus aliae, (D) Etmopterus lucifer, (E) Etmopterus granulosus e ( F) Etmopterus spinax. La luminescenza ventrale in dalatiid mostra un pattern omogeneo, mentre gli etmopteridi mostrano un pattern eterogeneo con zone differenti. L’istologia dei fotofori evidenzia un singolo fotocita all’interno di piccoli fotofori nei dalatiidi, mentre gli etmotteri ospitano fotofori più grandi e complessi. c, tessuto connettivo; e, epidermide; i, cellule con struttura simile all’iride; l, cellula della lente; p, fotocita; s, guaina pigmentata. Barra della scala dell’immagine dello squalo in toto: 10 cm; barra della scala della sezione tealight: 100 μm. da studio citato.
| Bioluminescenza Facciamo un passo indietro. Quando parliamo di emissioni luminose naturali ci riferiamo alla produzione di luce visibile attraverso una reazione chimica da parte di organismi viventi. La luce che viene emessa, definita luce fredda, è generata attraverso una reazione biochimica legata all’ossidazione della luciferina da parte di un enzima, la luciferasi. Questi squali sembrano produrre una luce blu-verde (tra 455 e 486 nm) per molteplici scopi, che sono però ancora da comprendere pienamente. Una cosa interessante è che sono gli unici organismi bioluminescenti conosciuti che controllano in maniera ormonale l’emissione di luce. La luminescenza si ottiene tramite migliaia di fotofori (organi in grado capaci di produrre luce dando luogo alla bioluminescenza) che sono situati all’interno dell’epidermide. Ogni fotoforo è composto da uno strato, a forma di coppa, di cellule pigmentate che incapsulano da una a più di dodici cellule fotogeniche (dette fotociti) e sormontate da una o più cellule. |
Sebbene questo fenomeno sia particolarmente diffuso nella vita marina, questa è la prima volta che viene documentato in alcune specie di squali come lo squalo pinna nera, lo squalo lanterna dal ventre nero e lo squalo lanterna meridionale. Come premesso gli squali sono stati raccolti durante un’indagine sui pesci del Chatham Rise al largo della costa orientale della Nuova Zelanda nel gennaio 2020. Il Dalatias licha, che come abbiamo accennato può crescere fino ad una lunghezza di 180 cm, può essere considerato il più grande vertebrato luminoso conosciuto, uno “squalo luminoso gigante”.
Figura 3. Motivo luminescente laterale e dorsale dello squalo Kitefin shark – Dalatias licha. (A) Vista laterale con luce diurna e motivo luminescente che evidenzia il motivo luminoso dorso-ventrale. (B) vista diurna dorsale e pattern luminescente. La luminescenza della seconda pinna dorsale è indicata dalla punta di freccia rossa. Barra della scala: 10 cm. da studio citato
Questi squali vivono in quella zona dell’oceano conosciuta come mesopelagica o “crepuscolare”, tra i 200 ei 1.000 metri di profondità, oltre la quale la luce solare non penetra. Visti dal basso, gli squali appaiono retroilluminati contro la superficie luminosa dell’acqua, lasciandoli esposti a potenziali predatori senza alcun posto dove nascondersi. I ricercatori suggeriscono che il ventre luminoso di queste tre specie può aiutarli a mimetizzarsi per difendersi da eventuali minacce che potrebbero aggredirli dal basso. Nel caso dello squalo pinna aquilone (kitefin shark – Dalatias licha), che ha pochi, se non nessun predatore, è possibile che questa specie che si muove lentamente, utilizzi la sua bioluminescenza per illuminare il fondo dell’oceano mentre cerca cibo, o per nascondere la sua presenza quando si avvicina alla sua preda. “Sarebbero necessari ulteriori studi per confermare entrambe le ipotesi“, hanno scritto i ricercatori in un articolo pubblicato sulla rivista Frontiers in Marine Science, per comprendere questi interessanti meccanismi di predazione e di autodifesa. Inoltre, “Considerando la vastità del mare profondo e la presenza di organismi luminosi in questa zona, è ora sempre più ovvio che la produzione di luce in profondità deve svolgere un ruolo importante nella strutturazione del più grande ecosistema del nostro pianeta“.
In sintesi, i ricercatori, dell’Université Catholique de Louvain in Belgio e dell’Istituto nazionale di ricerca sull’acqua e sull’atmosfera in Nuova Zelanda, autori dello studio, ritengono che questa scoperta potrebbe aprire nuove ipotesi sulla nostra comprensione della vita nelle profondità marine, uno degli ecosistemi ancora troppo poco studiati del pianeta.
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l’immagine in copertina mostra il motivo luminescente laterale e dorsale di uno squalo Etmopterus lucifer (squalo lanterna dal ventre nero o blackbelly lanternshark). In particolare, nell’immagine superiore, (A), vista laterale con luce diurna e schema luminescente. Il segno del fianco specifico della specie è indicato da una punta di freccia rossa
(B) vista dorsale con luce diurna e motivo luminescente con linee luminose specifiche. Barra della scala: 10 cm. da studio citato
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