Euphausia pacifica

Organismi luminosi

Luminescenza: emissione di luce da parte di molecole senza specificarne la causa che la ha originata.

Fotoluminescenza: conseguente all’assorbimento di luce da parte di una molecola (proteina) ed emissione, es. la fluorescenza.

Chemiluminescenza: deriva da un processo chimico esoergonico che porta ad un prodotto in uno stato elettronicamente eccitato, il quale decade allo stato fondamentale emettendo fotoni. La bioluminescenza è sempre causata da un processo chimico ma avviene in organismi viventi ed è catalizzata da enzimi.

Organismi luminosiBatteri Dinoflagellati (alghe unicellulari) Radiolari (organismi unicellulari) Cnidari (meduse)Ctenofori (plancton gelatinoso) NemertiniMolluschi Nudibranchi (pochi) vongole (poche) calamaro (molti) Octopodi (pochi) Annelidi (molti) Polcheti Crustaci Copepodi Ostracodi Amfipodi Decapodi, Euphausiidi (krill) Chaetognati (arrow-worms; 1 specie) Echinodermi: stella di mare, cetriolo di mare, Hemichordati Urochordati Cordati: squali (alcuni) pesci (molti) Centopiedi MillepiediInsetti: lucciole, maggiolino FunghiCollemboli

Non esistono rettili, anfibi o mammiferi né piante da fiori luminosi

Vibrio harveyi

Batteri

Organismi luminosi

Nei batteri la bioluminescenza si associa al consumo di ossigeno; pertanto, l’emissione di luce avviene soltanto in condizioni di aerobiosi

Pyrocystis fusiformis)

Fitoplancton : Dinoflagellati

Noctiluca scintillans

Kayak nella Baia luminescente di Porto Rico

Organismi luminosi

Tomopteris nisseni

ZooplanctonRadiolari

(colonie, diam. 1,2 cm)

Tuscaridium cygneum

Organismi luminosi

Tomopteris nisseni

Cnidari

Periphylla periphylla

Scyphozoaires

(Meduse, plancton gelatinoso)

Organismi luminosi

Deiopea sp.

Thalassocalyce inconstans

Ctenofori

Beroe forskalii  (~10 cm)

Organismi gelatinosi, taglia di qq cm a 1m

Organismi luminosi

Molluschi

Pholas dactylus o dattero di mare - 8 a 12 cm

Phylliroe sp.

Cefalopodi

Vampyroteuthis infernalis

Cranchia sp.

Organismi luminosi

Tomopteris nisseni

Tomopteris sp.

Annelidi policheti

(Gli unici organismi ad emettere luce gialla)

Organismi luminosi

Crostacei

OstracodiGigantocypris agassizii

copepodi

Gaussia princeps

(Qqs mm)

Organismi luminosi

Chetognati

Caocosagitta macrocephala

Colonie de salpe

(taglia di qqs. mm)

Tunicati

Pyrosoma tuberculata

Pesci

Myctophides (pesce lanterna)

~3 cm

pesci-accetta

Stimolazione Emissione spontanea

Stimolazione meccanica (rimescolamento dell’acqua) captata dalla membrana cellulare

controllo per via nervosa

batteri

dinoflagellati

copepodi

Organi luminosi

unità scintillanti

(0.5 µm, dinoflagellati)

Cellule secretrici (crustacei, alcuni pesci)Ghiandole luminose caudali su

un copepode

Fotociti (meduse, ctenofori), emettono luce anche in assenza di O2

Green fluorescent protein

Aequorea victoria cromoforo

Organi luminosi

Fotofori (eufasiacei, piovra, pesci)

Disposizione dei fotofori sui eufasiacei : 2 sui peduncoli oculari (non visibli su questa foto), 3 paia sul toreace, 4

sull’addome Fotoforo della piovra Abralia trigonura(Modifié de Young, R. E. and J. M. Arnold. 1982. Malacologia)

Organi luminosi

Organi luminosi contenenti

batteri luminescenti (pesci e cefalopodi)

Intracellulari o simbionti raggruppati in un organo

Ruolo della bioluminescenza Fuga

(accecare il predatore)

mimetismo(contro illuminazione)

Squid With Photophores

Squid Without Photophores

Having Photophores Is Adaptive !

Ruolo della bioluminescenza

Comunicazione

nutrimento (esche)

scopo riproduttivo.

Maschi e femmine di una stessa specie, per riconoscersi emettono luce ad intermittenza. Succede così nell’anellide marino del genere Odontosyllis, in cui sia il maschio che la femmina sono luminescenti durante il periodo dell’accoppiamento. Questi, raggiunte le acque superficiali dopo il tramonto e solo nelle notti di luna piena, emettono uova e spermi in una danza che vede la femmina tracciare dei cerchi luminosi con luce continua e il maschioraggiungerla emettendo dei segnali intermittenti. Alla minima interruzione del segnale luminoso da parte della femmina, il maschio disorientato non la riconosce più. Solo alla ripresa del segnale luminoso il maschio ricomincerà ad emettere i gameti (spermi).

I Bacteri si parlano con la bioluminescenza

•Fenomeno noto come “density dependant signalling” o “quorum sensing”•Scoperto in Vibrio fischeri, è comune in molti altri Gram – • i Gram + hanno sviluppato un proprio “quorum sensing”, basato su una famiglia di peptidi

A bassa densità cellulare i geni specifici della luminescenza: OFF

Ad alta densità cellulare i geni specifici della luminescenza: ON

Induction of bioluminescence in Vibrio fischeri

Time (h)

OD600 nm

10 30 40

1

2

3

bioluminescence

growth