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Bioluminescenza

Bioluminescenza

Un meraviglioso spettacolo di luci

Dalle grotte luminose al frenetico tremolio di luci notturne: la bioluminescenza è un fenomeno rispettato da tanti ma compreso da pochi. I nostri esperti spiegano cosa si nasconde dietro questo naturale fenomeno di luci che lascia senza fiato e affrontano questa importante domanda: è possibile sfruttare queste fonti di luce per le lampade?

Bioluminescent Jellyfish.

Falmouth, Jamaica. A prima vista l'acqua scura della rinomata laguna rimane immobile, ma dopo una debole agitazione, l'acqua prende vita, una luce blu-verde brilla dal fondo. Le tradizioni popolari dicono che fare il bagno in queste acque luccicanti sia come immergersi in una fonte di giovinezza. Le donne che hanno vissuto questa esperienza eterea affermano infatti di esser diventate più belle e di sembrare più giovani.

Sappiamo che il bagliore deriva da un'altissima concentrazione di dinoflagellati bioluminescenti - singole cellule di organismi che emettono luce. E non sorprende sapere che, durante tutti questi anni, siano nati molti miti e leggende circa questi spettacoli di naturale bellezza.

"L'emissione di luce dal fuoco, fulmini, stelle o esseri viventi attirano l'attenzione di ogni essere umano. Nel caso della bioluminescenza, la luce ha uno strano bagliore, qualcosa di magico e misterioso" afferma Cassius Stevani, professore associato all'Istituto Chimico dell'Università di San Paolo ed esperto di bioluminescenza.

Brillanti e meravigliosi

La bioluminescenza è l'emissione di luce fredda e visibile dagli esseri viventi. Probabilmente l'esempio più rappresentativo di questo fenomeno sono le lucciole. Ma, come sottolinea il Professor Stevani: "Le lucciole sono, in realtà, coleotteri o mosche allo stadio larvale". Questo è quello che ci insegnano.

Sulla Terra la bioluminescenza è molto diffusa tra gli organismi, ma è molto più frequente nei nostri oceani. "Ci sono batteri, dinoflagellati, funghi e animali come gli insetti, vermi, meduse, crostacei, molluschi e pesci bioluminescenti ma, quello che sorprende, è che non ci sono piante di questo tipo" spiega il Professore Stevani. L'emissione di luce potrebbe essere stato un vantaggio per l'evoluzione di questi animali marini che abitano un luogo buio, senza ulteriori fonti di luce.

Bioluminescent Mycena Fungii
Bioluminescent Mycena Fungii
Firefly on grass
Firefly on grass

Gli utilizzi della luce naturale

Il professore confessa il suo interesse per i funghi bioluminescenti, sui quali si concentra la sua ricerca principale, ma non sono solo i funghi luminosi a suscitare la sua curiosità: "Ogni organismo ha la sua peculiarità e un suo specifico processo chimico che porta alla produzione di luce. Da scienziato, sono portato a scoprire come e perchè avviene questo processo".

In generale, come avviene, è chiaro. La bioluminescenza si origina grazie alla reazione chimica di un substrato, normalmente chiamato luciferina, e grazie ad un enzima, conosciuto come luciferasi. "Si tratta di una reazione simile all'ossidazione. Ma quando il fuoco brucia, si sviluppa un processo caotico e incontrollato che rilascia energia attraverso il calore. La bioluminescenza è invece un fenomeno molto più ordinato, in cui l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni che producono luce" afferma il Professor Stevani.

Per quanto riguarda il perché, dipende dall'organismo. "Le lucciole usano la bioluminescenza per comunicare, per la predazione e per la riproduzione, mentre i pesci la usano per la predazione, per la comunicazione e come controilluminazione, come quando i funghi emettono luce per attirare spore disperse".

Lampade naturali

 Mycena chlorophos
Mycena chlorophos

Ovviamente, gli organismi che emettono luce sono ben diversi dagli apparecchi di illuminazione come i LED - ma potrebbero essere molto più simili di quanto si possa pensare.

"I LED e la bioluminescenza, infatti, fanno capo allo stesso processo di emissione di luce: la luminescenza" spiega Stevani. "L'unica differenza risiede nel come le molecole o la materia vengono portate ad uno stadio di eccitazione. Se viene utilizzata elettricità, si parla di elettroluminescenza, se avviene una reazione chimica, si parla invece, di chemiluminescenza, della quale la bioluminescenza è una forma".

Un'altra caratteristica di differenziazione nelle lampade è il colore. Si potrebbe rimanere sorpresi nel notare quante varietà esistono anche nella bioluminescenza: "Possiamo avere un'emissione di luce blu, rossa e verde, sia sulla terra che in mare. E' inoltre possibile osservare alcuni miscugli di colori sul giallo e arancione. Normalmente, il blu è il colore del mare ma alcune meduse emanano una luce verde. Sorprendentemente le lucciole emettono luci nell'intero spettro visibile."

Un esempio di bioluminescenza?

Se alcuni organismi come i batteri sono in grado di produrre luce, sarebbe possibile utilizzarli come fonte di luce? Considerare la bioluminescenza come fonte di luce per illuminare il mondo costituirebbe una fattibile opportunità commerciale?

Alcune start-up vorrebbero sicuramente farci credere di si, interrompendo il modo in cui produciamo e utilizziamo illuminazione e offrendo materiali grezzi per l'illuminazione sottoforma di batteri bioluminescenti. Ma gli esperti sono comuque ancora molto scettici:

"Pensano di essere giunti ad un nuovo e brillante concetto: luce gratuita!" afferma Edie Widder, Presidente, Amministratore Delegato & scienziato dell' ORCA (Associazione per la Ricerca e Conservazione degli Oceani). "Il problema è che la luce sarebbe gratuita finchè non si riescono a calcolare i costi di produzione. Mantenere la stretta fascia di variabili ambientali richieste per permettere ai batteri di crescere e brillare è, dal punto di vista energetico, molto costoso."

Il Dottor Widder afferma che "La bioluminescenza ha molte applicazioni estremamente valide, ma non l'illuminazione del mondo. A questo proposito, i LED ad energia solare o eolica, sono molto più funzionali."

I nostri esperti

Professor Cassius Stevani è un professore associato all'Istituto Chimico dell'Università di San Paolo (USP) dove studia il meccanismo di emissione di luce nei funghi bioluminescenti. Scopri di più:

Dottor Edie Widder è un rinomato esperto di bioluminescenza e un esploratore che attualmente presiede l' Associazione per la Ricerca e Conservazione degli Oceani (ORCA) in Florida. Scopri di più sul sito:

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