Bioluminescenza: i pesci hanno evoluto molti più modi di produrre luce di quanto pensassimo

Si è evoluta 27 volte, in modi diversi in 14 grandi gruppi di pesci

[9 giugno 2016]

Pesce luminescente 1

Quando pensiamo alla bioluminescenza ci vengono subito in mente le lucciole, ma è soprattutto un fenomeno marino, visto che l’80% metazoi bioluminescenti vive negli oceani e lo studio “Repeated and Widespread Evolution of Bioluminescence in Marine Fishes” dimostra che «La bioluminescenza si è evoluta più volte ed è filogeneticamente molto diffusa in tutta pesci con le pinne raggiate».

Su PlosOne, Matthew Davis (St. Cloud State University), John Sparks (American Museum of Natural History)  e Leo Smith (università del Kansas) hanno individuato 27 eventi evolutivi indipendenti di bioluminescenza, tutti tra i pesci marini e dicono che «Questa scoperta indica che la bioluminescenza si è evoluta molte più volte di quanto precedentemente ipotizzabile attraverso pesci e l’albero della vita. La nostra esplorazione dei modelli macroevolutivi dei lignaggi bioluminescenti indica che attualmente la diversità di alcune linee di pesci costieri e d’altura bioluminescenti, che utilizzano la bioluminescenza per la comunicazione, l’alimentazione e la riproduzione delle specie, mostrano un’eccezionale ricchezza determinata dall’età del clade. Abbiamo dimostrato che l’eccezionale ricchezza di specie si verifica in particolare nei pesci di profondità con i sistemi bioluminescenti intrinsechi e sia in quelli delle acque poco profonde e di profondità con i sistemi luminescenti utilizzati per la comunicazione.

La stragrande maggioranza delle creature bioluminescenti del nostro pianeta vive in mare e vanno dai batteri alle meduse, fino agli squali e alle rane pescatrici e coralli. Si tratta evidentemente di una tecnica di successo, visto che negli oceani si è evoluta indipendentemente in almeno 27 modi diversi, infatti, secondo i ricercatori statunitensi, questa inaspettatamente elevata prevalenza implica che, per i pesci, produrre luce propria  sia molto più che un trucco sofisticato, deve avere anche vantaggi significativi.

Secondo Davis, «Il fatto che la bioluminescenza si sia evoluta così tante volte indica che ha una forte forte importanza biologica. Riteniamo inoltre che la ripetuta evoluzione della bioluminescenza sia stata fondamentale per la diversificazione delle specie negli ambienti di alto mare e pelagici».

Nei pesci la bioluminescenza dipende sia un mix di sostanze chimiche o di collaborazione con batteri utili che forniscono l’illuminazione in cambio di protezione. I pesci fanno affidamento sulla bioluminescenza per compiti importanti: ricerca delle prede o evitare di diventare loro stessi prede, corteggiamento e accoppiamento, proprio come lucciole. Davis dice che «Questo è eccitante perché se si dispone di cambiamenti nella comunicazione attraverso la luce, allora si hanno le potenzialità per isolamenti genetici»

La varietà di modi in cui si manifesta bioluminescenza comprendono organi speciali dell’occhio, esche luminose e l’utilizzo della bioluminescenza per nascondersi, alcune specie emettono sostanze bioluminescenti per distrarre i predatori.

Nessuno fin ad ora aveva mai esaminato il fenomeno nel contesto della storia evolutiva dei pesci e  Davis e i suoi colleghi lo hanno fatto consultando gli studi genetici di 301 gruppi tassonomici di pesci con pinne raggiate, un gruppo che comprende quasi tutti i pesci del mondo. Hanno utilizzato metodi statistici per ricostruire quante volte la bioluminescenza si è evoluta in modo indipendente e così hanno anche stimato quanto tempo fa i vari lignaggi sono diventati divergenti e quando la bioluminescenza ha illuminato la loro storia evolutiva.

Alla dine è venuto fuori che la bioluminescenza si è evoluta in modo indipendente 27 volte in 14 grandi gruppi di pesci, i primi dei quali risalgono al Cretaceo, a 150 milioni di anni fa. Di questi eventi, 17 sono il risultato di simbiosi con i batteri che producono luce, anche se i ricercatori hanno scoperto che un maggior numero di specie di pesci producono luce propria, piuttosto che basarsi su batteri.

«Questa è la pubblicazione scientifica più completa sulla distribuzione della bioluminescenza nei pesci mai scritta e gli autori mostrano che bioluminescenza si è evoluta in modo indipendente nel modo più volte di quanto si pensasse – ha detto a Smithsonian.com Prosanta Chakrabarty, curatore del settore ittiologia al re Louisiana State University Museum of Natural Science, che non è stato coinvolto nella ricerca – Ora che questo documento risolve il mistero di quanto sia diffusa la luminescenza nei pesci, siamo in grado di cominciare a chiederci come si è evoluta bioluminescenza, che rimane uno delle più grandi domande della storia naturale e su come ogni evoluzione indipendente sia diversa»