Fino a pochi decenni fa si credeva che la bioluminescenza fosse un fenomeno esclusivo di alcune specie terrestri, come le lucciole. Tuttavia, le esplorazioni in ambiente marino profondo hanno smentito questa convinzione, rivelando una sorprendente varietà di organismi abissali in grado di produrre luce. Tra questi, spiccano i lantern shark, gli squali lanterna, tra le poche specie di squali bioluminescenti (ne avevamo parlato anche in un post uscito qualche tempo fa su Instagram)
Gli squali lanterna, o lantern shark, appartengono alla famiglia Etmopteridae, che comprende un unico genere (Etmopterus) con 44 specie attualmente conosciute. Vivono a profondità comprese tra i 200 e i 500 metri, in acque tropicali e temperate degli oceani Atlantico, Pacifico e Indiano. A causa dell’ambiente in cui vivono, sono poco studiati: gran parte delle informazioni proviene da esemplari catturati accidentalmente durante le attività di pesca.
Il più piccolo di tutti: Etmopterus perryi
Tra gli squali lanterna, spicca lo squalo lanterna nano (Etmopterus perryi), la più piccola specie di squalo conosciuta al mondo. I maschi raggiungono la maturità sessuale a circa 16–17 cm, le femmine a 19–20 cm (alcuni esemplari documentati nel 2021 avevano dimensioni comprese tra 7,8 e 28,9 cm, un nuovo record per la specie!).
L’areale di distribuzione è molto limitato: vive in prossimità della scarpata continentale tra Colombia e Venezuela, a profondità comprese tra 350 e 550 metri. Rispetto ad altre specie affini, sembra avere una maggiore flessibilità batimetrica, con capacità di compiere migrazioni in colonna d’acqua per motivi alimentari o riproduttivi.
Sopravvivere negli abissi!
Oltre alle sue dimensioni, E. perryi presenta una caratteristica straordinaria: è bioluminescente! Anche altre specie dello stesso genere, come E. spinax e E. granulosus, possiedono questa abilità, come confermato da studi recenti.
Ma cos’è esattamente la bioluminescenza?
Si tratta della produzione ed emissione di luce da parte di organismi viventi (diversa dalla biofluorescenza, che richiede una fonte luminosa esterna per l’emissione di luce). Alcuni organismi emettono luce grazie a batteri simbionti; altri, come gli squali lanterna, possiedono cellule (fotociti) e organi (fotofori) specializzati. In molti animali, la bioluminescenza è il risultato di una reazione chimica. Tra i meccanismi più comuni c’è l’ossidazione della luciferina, un pigmento che, reagendo con l’ossigeno, rilascia energia che viene poi convertita in luce.
È lo stesso processo che permette alle lucciole di brillare nelle notti estive!
La particolarità degli squali lanterna!
Lo studio condotto dal team del dottor Mallefet aveva l’obiettivo di analizzare campioni di pelle di squali lanterna per comprendere i meccanismi alla base della loro luminosità.
Negli squali lanterna, i fotofori sono distribuiti principalmente sull’epidermide ventrale e hanno una tipica struttura a cupola. Internamente sono presenti i fotociti, le cellule che emettono luce; segue una guaina pigmentata chiamata ILS (iris-like structure), che regola l’attività luminosa e infine, nella parte più esterna, le cellule del cristallino, che modulano la diffusione della luce.
Quello che però ha sorpreso maggiormente gli studiosi è stato scoprire come la bioluminescenza non sia dovuta alla presenza di batteri simbionti o di reazioni chimiche, ma sia il risultato di un complesso controllo ormonale finemente regolato che coinvolge numerosi ormoni, recettori e neurotrasmettitori.
Nello specifico, l’ormone melatonina (MT), legandosi al suo recettore specifico (MTNR), attiva una proteina chiamata Gi, che inibisce la produzione di adenosina monofosfato ciclico (cAMP). Questo processo stimola l’emissione di luce e provoca uno “schiarimento” del colore dell’epidermide. Al contrario, due ormoni della famiglia delle melanocortine — α-MSH e ACTH —promuovono la sintesi di cAMP, riducendo così l’emissione luminosa.
All’interno dei fotociti è stata identificata anche l’opsina (Es-Opn3), una proteina transmembrana che si attiva quando assorbe luce. Sebbene il suo ruolo non sia ancora del tutto chiaro, si ipotizza che possa agire come regolatore a feedback del processo di emissione luminosa, percependo la luce prodotta dall’organismo stesso.
Infine, il neurotrasmettitore GABA (acido γ-amminobutirrico), localizzato nell’ILS, sembra svolgere una funzione inibitoria sull’emissione luminosa.
Questo complesso sistema ormonale dimostra quanto sofisticata sia la regolazione della bioluminescenza negli squali lanterna. L’efficiente cross-talk che avviene tra ormoni, neurotrasmettitori e proteine permette di controllare non solo l’emissione di luce, ma anche il movimento dei pigmenti all’interno dell’ILS, contribuendo così a regolare in modo preciso l’intensità e la modalità della luminescenza.
A cosa serve la bioluminescenza?
La bioluminescenza negli squali lanterna potrebbe avere diverse funzioni:
- Controilluminazione: la luce ventrale camuffa la sagoma dello squalo quando viene osservato dal basso, confondendosi con la poca luce proveniente dalla superficie;
- Segnale di avvertimento: un possibile deterrente per i predatori;
- Comunicazione intra-specifica: la disposizione dei fotofori varia tra le specie e potrebbe servire al riconoscimento reciproco.
In quest’ultimo caso, l’emissione di luce funziona come un vero e proprio “badge identificativo”, utile a evitare accoppiamenti tra specie diverse (accoppiamenti interspecifici o inbreeding), promuovendo così l’isolamento riproduttivo e la speciazione. Si ipotizza che, inizialmente, la bioluminescenza servisse solo per la controilluminazione, ma successivi adattamenti ne abbiano ampliato le funzioni.
Le minacce per gli squali lanterna
Al pari di altre specie di squali lanterna, E. perryi è indirettamente minacciato dalle attività di pesca. L’area oceanica compresa tra Colombia e Venezuela è soggetta a frequenti upwelling, ovvero risalite di masse d’acqua dalle profondità, causati dalle correnti costiere che scorrono da nord a sud e dai forti venti nord-orientali. Questo fenomeno determina la risalita di acque fredde e profonde, ricche di nutrienti, che aumentano la produttività e quindi la pescosità della zona.
Questa area rappresenta una zona particolarmente appetibile per la pesca commerciale (soprattutto di crostacei), con conseguenze negative anche su specie non target (basti pensare alle catture accidentali o by-catch). Considerando la distribuzione limitata e la scarsa abbondanza di E.perryi, le pressioni legate alle attività alieutiche potrebbero avere conseguenze negative sulle popolazioni di squalo lanterna nano e di altre specie in futuro.
Gli effetti della pesca sugli Elamsobranchi
Gli elasmobranchi, e in particolare quelli abissali, sono caratterizzati da tassi di crescita ridotti, maturità sessuale tardiva e bassa fecondità. Queste caratteristiche li rendono estremamente vulnerabili. Nei mari profondi, inoltre, le basse temperature rallentano ulteriormente il metabolismo, rendendo questi organismi longevi (il cosiddetto “bigger-deeper phenomenon”).ma ancor più suscettibili alle pressioni antropiche.
Con la crescente pressione della pesca sempre a maggiori profondità, le acque del Mar dei Caraibi colombiano potrebbero diventare un nuovo fronte di sfruttamento, con impatti diretti sulle popolazioni di squali e altre specie vulnerabili.
Strategie di mitigazione e conservazione per gli Elasmobranchi
Per mitigare i rischi legati alla pesca di specie non-target come gli squali, sarebbe utile:
- Mappare gli hotspot di biodiversità;
- Gestire in modo mirato la pesca;
- Modificare i tempi di pesca.
Queste sono solo alcune delle azioni che potrebbero contribuire alla conservazione degli elasmobranchi del mare colombiano. È essenziale migliorare le conoscenze su specie poco studiate come gli squali lanterna, raccogliendo dati su distribuzione, abbondanza e biologia per sviluppare strategie di tutela efficaci.
In questo modo sarà possibile limitare la perdita di biodiversità.
Perché anche la scomparsa della più piccola specie può innescare cambiamenti significativi negli equilibri dell’ecosistema marino.
Proteggere la biodiversità significa proteggere la salute degli oceani.
Fonti:
- Claes, Nilsson, Mallefet & Straube. 2015. The presence of lateral photophores correlates with increased speciation in deep-sea bioluminescent sharks. Royal Society Open Science http://dx.doi.org/10.1098/rsos.150219
- Correa-Ramirez, M., Rodriguez-Santana, Á., Ricaurte-Villota, C., & Paramo, J. (2020). The Southern Caribbean upwelling system off Colombia: Water masses and mixing processes. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 155, 103145. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2019.103145
- Duchatelet, L., Delroisse, J., & Mallefet, J. (2020). Bioluminescence in lanternsharks: Insight from hormone receptor localization. General and Comparative Endocrinology, 294, 113488. https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2020.113488
- Mallefet, J., Stevens, D. W., & Duchatelet, L. (2021). Bioluminescence of the largest luminous vertebrate, the kitefin shark, Dalatias licha: first insights and comparative aspects. Frontiers in Marine Science, 8, 633582. https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2020.113488
- Paramo, J., Wiff, R., & González, R. (2021). A matter of size: the population structure of the smallest known living shark, Etmopterus perryi (Springer & Burgess, 1985), from deep waters off the Colombian Caribbean coast. Journal of Fish Biology, 99(3), 755-764. DOI: 10.1111/jfb.14755https://www.nationalgeographic.com/science/article/glowing-sharks
