La bioluminescence dans la nature

Apparition : Les biologistes supposent que la bioluminescence est apparue seule au cours de centaines de millions d’années d’évolution. Il est donc logique qu’elle ait des fonctions très variées selon les espèces ou même que certaines espèces possèdent plusieurs fonctions.

Lieux : Ce phénomène est très répandu chez les animaux marins, surtout ceux vivant dans les abysses car la lumière du soleil n’y est pas présente notamment en raison de l’atténuation qu’elle subit (radiations rouges et ultraviolettes pour commencer). La chute de lumière est multipliée environ par 10 tous les 75 mètres. De nombreuses espèces créent déjà leur propre lumière vers 200 mètres de profondeur, une lumière bleue car c’est cette radiation qui se propagent le plus loin dans les fonds marins. L’œil humain par exemple ne voit plus aucune lumière solaire à 850 mètres de profondeur. Dans ce milieu on distingue donc 90 % d’espèces bioluminescentes. Il est plutôt rare dans les airs malgré quelques espèces comme les lucioles ou encore les vers luisants. On trouve aussi ce phénomène chez certaines espèces nocturnes ou vivant dans les grottes. Les animaux peuvent être lumineux à certains endroits ou bien sur tous leurs corps.

Utilisation : La bioluminescence est utilisée de différentes façons par les organismes la produisant. La réaction bioluminescence est créée suite à une stimulation (présence d’un mâle/femelle ou d’un prédateur à proximité...), une protéine et une enzyme vont donc réagir avec l’oxygène de l’air et libérer des photons. La couleur produite selon les espèces peut être rouge, verte ou bleue.

Les animaux peuvent s’en servir pour :

S’éclairer : Certaines lucioles comme les lucioles Photuris et certains poissons vivant dans les abysses comme les poissons lanternes qui s’en servent de cette manière. Les lucioles s’en servent afin d’éclairer la feuille sur laquelle elles vont se poser par exemple, et de même les espèces des fonds marins utilisent la bioluminescence car la lumière n’est pas présente dans son milieu de vie .

Luciole Photuris :

Poisson lanterne / Baudroie des abysses :

Se protéger : Cette utilisation est la plus fréquente chez les animaux. Certaines espèces effraient leurs prédateurs comme le Photoblepharon, qui possèdent un organe lumineux caché derrière une grosse paupière noire qu’il utilise comme un clignotant lorsqu’il se sent menacé. Son prédateur ainsi apeuré le Photoblepharon peut s’enfuir. Ce même poisson illumine également le plancton qu’il va ensuite manger. Quand il est maintenu trop longtemps en aquarium il perd sa bioluminescence et devient ainsi incapable de subvenir à ses besoins en milieu naturel.

Photoblepharon :

La méduse Atolla utilise aussi la bioluminescence de cette façon , elle produit de la lumière lorsqu’elle se sent menacée afin d’attirer les prédateurs de son prédateur.

Méduse Atolla :

D’autres les trompent comme certains vers de terre lumineux qui produisent des boules lumineuses et fuient en cessant de produire de la lumière pendant que le prédateur se dirige vers les boules lumineuses.

Enfin comme le fait une espèce de calamar ils peuvent se dissimuler. En effet, ses tentacules produisent de la lumière qui lui permet de se fondre avec la lumière de la surface. Ainsi les prédateurs qui guettent pour attaquer en dessous ne le discernent pas. Cette technique est utilisée par plusieurs espèces se trouvant entre 300 et 1000 mètres dans les fonds marins. La luminosité de la lumière qu’ils émettent décroît de plus en plus dans les profondeurs.

Certaines espèces, quant à elles, développent la capacité à voir le rouge, ce qui est un énorme avantage sur les autres espèces car les rayons rouges et infrarouges sont fortement absorbés dans les milieux marins (il n’y a plus de radiations solaires à partir de 500 mètres de profondeur), les animaux y vivant voient majoritairement dans le vert et le bleu.

S’il recherche une proie et qu’il éclaire son environnement en rouge, ses prédateurs ne le remarqueront pas. De plus, il existe dans les fonds marins de nombreuses espèces rouges indétectables à la lumière bleue qu’il pourrait ainsi manger. Une de ces espèces possédant cette faculté est le Malacosteus, un poisson vivant dans les eaux tempérées et subtropicales.

Malacosteus :

Anecdote 1

Reproduction : Cette utilisation de la bioluminescence est très répandue chez les espèces vivant sur terre ou dans les airs mais existe aussi chez quelques espèces marines comme le Vargula (petit crustacé). Les zones s’illuminant afin d’attirer l’individu de sexe opposé sont différentes en fonction du sexe de l’individu la produisant (mâle ou femelle). Chez d’autres espèces il n’y a qu’un seul sexe qui est capable de produire les signaux lumineux. Lors de la parade nuptiale (animal adoptant un comportement ayant pour but d’attirer un partenaire et de s’accoupler), les femelles lucioles se posent et envoient des signaux lumineux (différents selon l’espèce) dans le but d’attirer un mâle et de se reproduire. Les lucioles Photuris femelles émettent, quant à elles, des signaux lumineux caractéristiques de leur espèce avant l’accouplement mais émettent après l’accouplement des signaux lumineux d’autres espèces, ainsi ces mâles se dirigent vers elles et elles les dévorent. Dans certaines espèces, la parade nuptiale est assez impressionnante car les mâles envoient des signaux lumineux identiques au même moment.

Vargula :

Se nourrir : Certaines espèces se servent de la bioluminescence afin de se nourrir. En effet, les baudroies, par exemple, possèdent devant leur gueule, une « lanterne » qui attire des petits poissons qu’elles mangent par la suite.

Baudroie des abysses :

Fonctionnement : La lumière bioluminescente émise peut être en continu ou par intermittence. Cette intermittence peut provenir des réactions biochimiques qui s’interrompent seules ou due à un fonctionnement particulier ayant pour but de masquer par intermittence une production de lumière continue.

La luminosité, durée, intensité, rythme de l’intermittence de la lumière produite peut être modifiée par la température. En effet une température supérieure à 37°C agit comme un stimulus chez de nombreuses espèces.

La composition ionique de l’eau (ions potassium, magnésium, sodium, calcium) agit également sur la bioluminescence des êtres vivants.

Une modification de la production de lumière peut être due à une précédente exposition à la lumière qui inhibe la luminescence de certaines espèces alors que l’obscurité la stimulerait. L’inhibition peut être totale ou partielle (plus de lumière seulement aux zones ayant été exposées).

Cette influence permet d’expliquer les rythmes nycthéméraux (cycle biologique influencé par l’intensité de la lumière naturelle et également la production de mélatonine étant une hormone) de certains organismes produisant de la bioluminescence seulement la nuit.

Cette intermittence de la luminescence due à l’éclairage naturel peut être causée par une action photochimique directe sur les photocytes ou alors par le biais d’un réseau nerveux se mettant en marche après la perception de la lumière. Les deux réactions biochimiques peuvent intervenir dans un même être vivant ayant toute deux une importance différente dans la production de lumière selon les espèces. Ce phénomène est bien connue chez les lucioles.