Este unul dintre semnele esențiale ale verii în anumite părți ale Statelor Unite: licuricii care sclipesc noaptea. Capacitatea licuricilor de a-și produce propria lumină se numește bioluminiscență, care se găsește la anumite animale, bacterii și ciuperci din întreaga lume. Cele mai multe dintre aceste creaturi trăiesc în peșteri sau oceane. Dar o mână de oameni trăiesc acolo unde oamenii îi pot vedea, inclusiv cele peste 2.000 de specii de gândaci care alcătuiesc familia licuricilor.
Deci știm cum se numește efectul. Dar cum creează licuricii (familia Lampyridae), numite și insecte fulger, aceste afișaje orbitoare?
Cheia luminii lor este o reacție chimică bazată pe un compus numit luciferină, a spus Timothy Fallongenetician biochimic la Universitatea din California, San Diego.
Luciferina produce lumină prin pierderea de electroni – un proces numit oxidare – în prezența adenozin trifosfat (ATP), o moleculă care furnizează energie celulelor și magneziu. Această reacție este mediată de enzima luciferaza. Licuricii au organe ușoare în abdomen unde apar aceste reacții, care conțin a strat de acid uric cristalizat care ajută la reflectarea și amplificarea luminii.
Acest sistem de utilizare a luciferinei și luciferazei a evoluat independent de mai multe ori la animalele bioluminiscente, inclusiv într-un alt grup de gândaci luminați numit Sinopyrophoridae.
Legate de: Care grup de animale are cele mai multe specii?
Abia în ultimele câteva sute de ani oamenii de știință au început să înțeleagă cum unele viețuitoare sunt capabile să producă lumină. Unul dintre primii oameni care a făcut progrese în acest sens a fost un membru al Societății Regale din Oxford din secolul al XVII-lea, care a descoperit că aerul este esențial pentru ca o ciupercă bioluminiscentă să strălucească.
Într-adevăr, oxigenul este unul dintre ingredientele principale pentru bioluminiscența licuricilor.
Strălucirea începe devreme pentru licurici. Pupile – și chiar ouăle – sunt capabile să producă lumină, posibil ca un semnal către prădători că nu vor mânca bine, deoarece unele dintre ele sunt otrăvitoare din cauza substanțe chimice numite lucibufagine, pe care le sintetizează din alimentația lor. Când licuricii au terminat de metamorfozat și ajung la vârsta adultă, ei fac noi organe de lumină. Dar sistemul general este același, cu lumina provenind din interiorul celulelor speciale găsite în organele de lumină de pe fețele inferioare ale unor licurici, transformându-le. galben, portocaliu, verde sau chiar albastru.
Aceste celule sunt pline de luciferină și luciferază, precum și un număr neobișnuit de mare de mitocondrii. Aceste organele minuscule pompează licuricii ATP de care au nevoie pentru a declanșa reacția chimică. Licuricii își aprind și sting lumina prin fluxul de oxigen către aceste celule. Fără oxigen înseamnă întuneric. Mult oxigen? Ai o strălucire.
Acest comutator de pornire și oprire este important pentru licuricii de pe Coasta de Est a SUA care folosesc semnale intermitente ca adulți pentru a găsi partenerul potrivit de reproducere. Găsirea perechelor ca gândac poate fi dificilă și fiecare specie intermitentă și-a dezvoltat propria secvență de lumină pentru a se distinge de celelalte. Asta face din bioluminescență un „cântec de dragoste cod Morse în lumină”, a spus Lynn Faust, un cercetător independent de licurici cu sediul în Knoxville, Tennessee. „Cu viața lor extrem de scurtă de adult, este o cursă contra cronometru” pentru a găsi o pereche.
Cercetătorii au parcurs un drum lung în înțelegerea științei din spatele bioluminiscenței licuricilor. Dar nenumărate specii de licurici rămân nedocumentate în Asia și Africa, iar cercetătorii încă se luptă să înțeleagă cum gândacii și-au evoluat pentru prima dată specialitatea care strălucește în întuneric cu 130 de milioane până la 140 de milioane de ani în urmă, potrivit cercetărilor publicate pe baza de date preprint BioRxiv.
„Cele mai mari întrebări fără răspuns sunt, cum ar fi, care sunt toate genele care sunt implicate în bioluminiscență?” spuse Fallon.
O descoperire majoră a avut loc în 1985, când cercetătorii a descoperit gena responsabilă cu producerea luciferazei. Această enzimă este acum folosită în cercetarea biomedicală pentru a ilumina artificial proteine specifice din plante și animale. În 2024, cercetătorii din Wuhan, China a descoperit încă două gene într-o Aquatica leiiun licurici acvatic rar, despre care bănuiesc că poate ajuta la poziționarea felinarului – organul strălucitor al licuriciului adult – în abdomen și să permită genele generatoare de lumină, cum ar fi luciferaza.
Pe lângă descifrarea bioluminiscenței licuricilor, oamenii de știință încă învață ce face ca licuricii să bifeze în sălbăticie. În ultimii ani, numărul de licurici a scăzut din cauza populației luminoase, a pierderii habitatului și a schimbărilor climatice. „Știm atât de puține” despre licurici în habitatul lor natural”, a spus Faust. „Cum naiba putem conserva și proteja [them] dacă abia le înțelegem cerințele de bază?”