In che modo l'evoluzione ha prodotto le lucciole?

Alcuni ricercatori cinesi hanno recentemente svelato i segreti genetici delle lucciole e hanno offerto uno sguardo affascinante sull’evoluzione del loro organo che produce la luce.

Sotto lo scintillio delle lucciole

La scienza ha già svelato i misteri delle lucciole. I ricercatori comprendono l'enzima che usano per produrre luce, chiamato luciferasi, così come le sostanze chimiche coinvolte nella reazione alla luce. Questa conoscenza ha trasformato le lucciole in preziosi strumenti per studiare vari aspetti della biologia in laboratorio.

Tuttavia, persistono molte domande. Le lucciole hanno chiaramente un certo controllo su quando emettono il loro bagliore. Inoltre, lo fanno solo attraverso un organo specializzato che nessun'altra specie, nemmeno le più strettamente imparentate, possiede, creando un affascinante enigma scientifico.

Un recente lavoro svolto da due ricercatori di Wuhan, Cina, Xinhua Fu e Xinlei Zhu, ha gettato nuova luce su questi creature luminose. Sebbene l’evoluzione di questi organi rimanga parzialmente enigmatica, i ricercatori hanno compiuto progressi significativi nella comprensione dei geni responsabili di questa caratteristica unica.

Geni Homeobox, architetti della luce

La produzione di luce nelle lucciole non si limita agli adulti, ma colpisce anche gli stadi larvali, suggerendo un'utilità evolutiva legata alla segnalazione della loro tossicità ai potenziali predatori. L'organo che produce la luce si forma in segmenti specifici dell'addome dello scarafaggio, con una cuticola trasparente all'esterno e cellule specializzate che emettono luce sotto.

Per svelare ulteriormente i segreti di questi organi, i ricercatori hanno deciso di sequenziare il genoma di una specie di lucciola acquatica. Sebbene la genetica di queste creature sia complessa a causa della loro difficoltà a riprodursi in laboratorio, questo approccio ha permesso di identificare diversi geni potenzialmente coinvolti nello sviluppo di questi organi luminosi.

Gli scienziati si sono concentrati sui geni homeobox che determinano l'identità dei segmenti corporei e svolgono un ruolo cruciale nello sviluppo delle diverse parti del corpo in varie specie. Neutralizzando l'attività di alcuni di questi geni, i ricercatori hanno poi osservato interruzioni nella formazione dell'organo che produce la luce nelle lucciole.

Secondo la squadra, tre dei geni gli homeobox sembrano svolgere un ruolo essenziale nel coordinare la produzione di luce, mentre altri due sono coinvolti nella formazione stessa dell'organo.

Ciò che è interessante è che una di queste proteine ​​homeobox nel loro genoma è stata identificata come l'enzima luciferasi stesso. I ricercatori hanno scoperto che queste proteine ​​homeobox formano un complesso sul DNA vicino al gene della luciferasi, che attiva direttamente la produzione di luce in cellule specializzate.

Un processo graduale

Sebbene questo studio non abbia ancora esplorato tutti gli aspetti della produzione della luce delle lucciole, fornisce nuove informazioni sui meccanismi genetici che governano questa caratteristica unica. Scoprendo i geni chiave coinvolti in questi processi, i ricercatori stanno aprendo la strada a indagini più approfondite sul funzionamento di questo affascinante sistema.

Nel processo evolutivo delle lucciole non sarebbe quindi avvenuta la creazione del loro organo produttore di luce non richiedono lo sviluppo di qualcosa di completamente nuovo. Invece, una volta stabiliti gli elementi costitutivi di questo organo attraverso l’evoluzione, il suo ulteriore sviluppo è stato influenzato dai geni homeobox che sono stati già attivo. Questi hanno poi avuto un ruolo nel determinare l'identità dei diversi segmenti dell'addome delle lucciole. In altre parole, l'evoluzione dell'organo che produce la luce delle lucciole ha seguito una notevole continuità, utilizzando meccanismi genetici già presenti invece di sviluppare qualcosa di completamente nuovo.

I dettagli dello studio sono pubblicati sulla rivista Natura.