02:02 14 Agosto 2020
Scienza e tech
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Fisici europei hanno spiegato il meccanismo della bioluminescenza in organismi marini unicellulari noti come le dinoflagellate, la quale è responsabile delle onde notturne luminose.

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters.

Ricercatori britannici, tedeschi e francesi hanno dimostrato che l’organismo unicellulare Pyrocystis lunula produce luce quando la sua parete cellulare si deforma per via dell’azione di forze meccaniche. Gli autori dello studio hanno messo a punto una metodologia sperimentale di micro-manipolazione e di visualizzazione ad alta velocità che agisce sulla singola cellula. Mediante la variazione sistematica di dati parametri hanno acclarato che la luminosità prodotta dipende sia dalla profondità della deformazione sia dalla velocità con cui si presenta.

La ricerca spiega che un organismo marino unicellulare produce luce in seguito a una irritazione di natura meccanica legata a una risposta viscoelastica (un effetto che si verifica in materiali come i liquidi a sospensione polimerica). Nel caso delle dinoflagellate questo meccanismo, secondo gli scienziati, è legato piuttosto ai canali ionici, ossia proteine specializzate disposte nella membrana cellulare. Quando la membrana è piena, i canali vengono chiusi permettendo al calcio di spostarsi tra le cellule. Questo innesca una cascata biochimica responsabile della produzione della luce.

“Nonostante i decennali studi di biochimica, era rimasto poco chiaro il meccanismo fisico mediante il quale un liquido potesse produrre luce”, si legge nel comunicato stampa dell’Università di Cambridge che riporta le parole di Raymond Goldstein, professore di matematica applicata e fisica teorica.

“I nostri risultati dimostrano il meccanismo fisico mediante il quale un liquido produce luce e approfondiscono i dettagli relativi al processo decisionale a livello cellulare”, spiega uno degli autori dello studio, Maziyar Jalaal.

Gli scienziati hanno appurato che l’intensità della luce prodotta non è elevata quando la costrizione delle cellule avviene lentamente o quando la deformazione della parete cellulare è limitata indipendentemente dalla velocità della sua contrazione. Una luminosità intensa si osserva solo quando la portata e la rapidità dell’interazione meccanica sono elevate. Gli autori dello studio hanno messo a punto un modello matematico in grado di spiegare i dati delle osservazioni.

I ricercatori intendono in futuro attuare un’analisi quantitativa della ripartizione delle forze all’interno del liquido cellulare. La bioluminescenza, ormai nota da tempo, è la capacità che alcuni organismi vivi hanno di produrre luce. L’esempio più noto sono le lucciole. Questa capacità è utilizzata dagli animali per difendersi, attaccare, attrarre partner per l’accoppiamento. Le dinoflagellate usano la luce per respingere i predatori.

Il fenomeno, denominato “mare di latte” o “mare lattiginoso”, è dovuto a organismi luminosi dislocati negli strati di acqua più superficiali. Una volta ogni qualche anno questo fenomeno assume una portata maggiore su tratti di costa delimitati dando vita a spettacoli naturali incredibili. Di recente, questo fenomeno si è osservato al largo della costa della California meridionale.

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