Ogni anno, durante l’estate, assistiamo a uno spettacolo di luci e magia. Tra gli angoli più bui e isolati, si intravedono le lucciole, piccoli insetti che ci affascinano ed incantano con bagliori verdi, blu, arancioni e gialli. Le lucciole svolgono un ruolo molto importante come bioindicatori di salute ambientale; la scienza conosce almeno 2.000 specie di forme diverse. Proprio con la loro luce, le lucciole adulte emettono segnali di corteggiamento attraverso organi luminosi che si sviluppano nella fase larvale. Ma come fanno ad emettere così tanta luce?
Studio sulla Bioluminescenza delle Lucciole
Ce lo spiegano gli scienziati dell’Università Agraria Huazhong, in Cina, che hanno pubblicato giorni fa uno studio su Nature Communications. Fu e Xinlei Zhu hanno esaminato la lanterna, l’organo che produce i segnali luminosi nelle lucciole, e hanno così decodificato il genoma della lucciola acquatica che si trova nelle risaie. Il team che ha preso parte allo studio ha individuato due geni chiave responsabili della formazione, hahomeobox AlABD-B e AlUNC-4, che regolano lo sviluppo degli organi luminosi adulti e la bioluminescenza nella lucciola Aquatica leii. Lo studio fornisce informazioni chiave sullo sviluppo degli organi luminosi adulti e sul controllo del segnale flash nelle lucciole. Lo studio potrebbe portare alla salvaguardia di molte specie di questo insetto, che purtroppo è a rischio di estinzione. Le cause di tale diminuzione sono l’inquinamento, i pesticidi e la perdita dell’habitat.
Meccanismo della Bioluminescenza
I segnali luminosi delle lucciole vengono emessi da organi luminosi unici. Nelle lucciole adulte, gli organi luminosi si trovano sulla superficie ventrale delle ventriti 6 e 7 nei maschi e sulla ventrite 6 nelle femmine. Gli organi luminosi degli adulti si sviluppano indipendentemente dagli organi luminosi larvali durante lo stadio pupale, quindi gli organi luminosi larvali accoppiati tipicamente persistono e funzionano durante lo stadio pupale e le prime 24 ore dopo l’emergenza degli adulti. I ricercatori hanno ipotizzato che i fattori chiave che influenzano lo sviluppo degli organi luminosi adulti e la bioluminescenza nelle lucciole siano l’espressione del gene della luciferasi e il trasporto della luciferasi all’organello di reazione delle cellule luminescenti. Le misurazioni dei geni sono state effettuate su campioni distinti.
Applicazioni del Test Reporter a Doppia Luciferasi
Il test reporter a doppia luciferasi è un metodo sensibile ed economico per misurare l’attività trascrizionale di un gene. Le cellule sono state incubate con anticorpi primari di coniglio anti-Firefly Luciferasi coniugati con Alexa Fluor 594 (Bioss, bs-8539R-AF594). Per la colorazione nucleare, le sezioni sono state colorate con 4′,6′-diamidino-2-fenilindolo (DAPI) e montate con un mezzo di montaggio fluorescente (Agilent, CA, USA). Combinando frammenti di diverse varianti proteiche fluorescenti nelle cellule di mammifero, il sistema BiFC originale è stato esteso al BiFC multicolore (mcBiFC), che consente la visualizzazione diretta di più interazioni proteiche all’interno di una singola cellula. L’attività della luciferasi è stata misurata utilizzando un sistema di dosaggio commerciale a doppia luciferasi (Promega) su un lettore di piastre multietichetta EnVision (Perkin Elmer, Hopkinton, MA). L’attività relativa della luciferasi è stata calcolata come il rapporto tra la luciferasi della lucciola e la luciferasi renale.
Conclusioni e Prospettive Future
Questo studio è importante per conoscere la storia e l’antenato della lucciola, anche se la lucciola, nonostante sia un insetto molto piccolo, è difficile da allevare. Lo scienziato Fu, per il momento, ha solo studiato il gene maschile, ma in un futuro prossimo ha già in mente di studiare il gene femminile. Il test reporter a doppia luciferasi è un metodo sensibile ed economico per misurare l’attività trascrizionale di un gene. Le cellule sono state incubate con anticorpi primari di coniglio anti-Firefly Luciferasi coniugati con Alexa Fluor 594 (Bioss, bs-8539R-AF594). Per la colorazione nucleare, le sezioni sono state colorate con 4′,6′-diamidino-2-fenilindolo (DAPI) e montate con un mezzo di montaggio fluorescente (Agilent, CA, USA).
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