Edith Widder: La sfavillante vita del mondo sommerso

Seguendo l'idea di Jacques Cousteau, il quale diceva, "La gente protegge cio' che ama," Oggi vorrei condividere con voi quello che io amo di piu' nell'oceano, e cioe' l'incredibile abbondanza e la varieta' degli animali che ci vivono e che emettono luce.

La mia passione e' cominciata con una curiosa muta da sub chiamata Vespa Non e' un acronimo -- nel caso in cui qualcuno abbia pensato che mi riferissi all'insetto. Fu in origine pensata per essere usata nell'industria estrattiva in mare aperto per immergersi sulle condotte petrolifere a profondita' di 2000 piedi (609.6m). Appena finito il mio Dottorato, la mia fortuna fu di entrare a far parte di un gruppo di ricercatori che la usavano per la prima volta come strumento per l'esplorazione oceanica. Abbiamo fatto pratica in una vasca a Port Hueneme e la mia prima immersione in mare aperto e' stata nel Canale di Santa Barbara. Era un' immersione serale. Mi sono immersa fino alla profondita' di 880 piedi (243.84m) e ho spento le luci. E la ragione per cui ho spento le luci era perche' sapevo che avrei visto questo fenomeno chiamato bioluminescenza attraverso il quale gli animali emettono luce. Ma ero completamente impreparata a quanto intenso fosse e quanto spettacolare. Ho visto catene di meduse chiamate sifonofori, piu' lunghe di questa stanza, emettere cosi' tanta luce che potevo vedere quadranti e strumenti dentro la mia muta, senza usare le mie luci, e soffi e nubi di quello che sembrava fumo blu luminoso ed esplosioni di scintille che schizzavano fuori dal braciere proprio come quando mettiamo un ciocco di legno nel fuoco e le braci schizzano all'esterno, ma queste erano braci blu, ed erano ghiacciate Era da restare senza fiato

Ora, generalmente se qualcuno ha mai sentito parlare di bioluminescenza, avra' sentito parlare di queste, le lucciole, e ci sono alcuni altri oragnismi terrestri che emettono luce, insetti, vermi di terra, funghi. Ma in generale, sulla terra, e' un fenomeno molto raro. Nell'oceano, questa e' la regola, e non l'eccezione. Se vado in mare aperto, piu' o meno ovunque nel mondo, e trascino una rete da 3000 piedi (914.4m) fino alla superficie, la maggior parte degli animali, anzi, in molte zone l'80-90% degli animali che tiro su nella rete, emettono luce. Questo crea degli spettacolari effetti luminosi.

Ora vorrei condividere con voi un breve filmato che ho girato da un sommergibile. Inizialmente ho sviluppato questa tecnica lavorando da un piccolo sommergibile monoposto chiamato Deep Rover e poi l'ho adattata per usarla sul Johnson Sea-Link, che vedete qui. Quindi, montato davanti all' oblo' di osservazione potete vedere un cerchio di 3 piedi (0.91 m) di diametro con un monitor davanti. Dentro l'oblo' vicino a me ho una macchina fotografica intensificata che e' sensibile come un occhio umano compleamente adattato al buio totale benche' un po' sfuocato Qundi si accende la macchina, si spengono le luci. Quelle scintille che vedete non sono biolminescenza; quello e' solo il rumore elettronico di queste macchine fotografiche intensificate La luminescenza non si vede finche' il sommergibile non comincia a muoversi nell'acqua, ma non appena lo fa, gli animali che sbattono sul vetro sono indotti ad emettere luce.

Ora, quando l'ho fatto per prima volta, quello che crecavo di fare era contare le sorgenti. Conoscevo la mia velocita', conoscevo la superficie, per cui potevo calcolare quante centinaia di sorgenti c'erano per metro cubo. Ma cominciai a pensare che potevo anche identificare gli animali in base al tipo di emissioni che producevano. E cosi', eccoci nel Golfo del Maine a 740 piedi (225,552). Posso dare un nome a quasi tutto quello che vedete qui a livello di specie, per esempio quelle grandi esplosioni, scintille, sono di un piccolo ctenoforo (una medusa) e ci sono krill, altri crostacei e meduse. Quello era uno degli ctenofori. E ho anche lavorato con tecnici di analisi di immagini al computer per sviluppare un sistema automatico di riconoscimento che riesce ad identificare questi animali e poi estrarre le coordinate X,Y,Z del punto di impatto iniziale. E possiamo quindi fare tutto quello che gli ecologi fanno sulla terra e calcolare le distanze del piu' vicino.

Ma non si deve sempre andare fino alle profondita' dell'oceano per vedere simili spettacoli di luce. Infatti si possono vedere anche in superficie. Questo e' un video, girato da Dr Mike Latz allo Scripps Institution, di un delfino che nuota tra del plankton bioluminescente. E non e' in un luogo esotico come una delle baie della luminescenza a Porto Rico, questo e' stato girato nel porto di San Diego. E a volte questo fenomeno e' visibile anche in luoghi piu' vicini grazie alle prue delle navi -- le toilettes, per tutti gli amanti della terra ferma in ascolto -- usano acqua di mare non filtrata che spesso contiene plankton bioluminescente, per cui se barcollate verso prua la sera tardi, e siete alla disperata ricerca di un bagno tanto da dimenticare di accendere la luce, potreste pensare di essere protagonisti di un'esperienza mistica.

Ora, come fa una creatura vivente ad emettere luce? Beh, questa era la domanda che, nel diciannovesimo secolo, il fisiologo francese Raphael Dubois si fece a proposito di questa vongola bioluminescente. La pesco' e riusci' ad estrarne alcune sostanze chimiche, una, l'enzima che chiamo' luciferasi, il substrato, che chiamo' luciferina come Lucifero il Portatore di Luce. Quella terminologia e' rimasta, ma in effetti non si riferisce ad una specifica sostanza perche' queste sostanze si trovano in tante forme diverse. In effetti, la maggior parte delle persone che studiano la bioluminescenza oggi si concentrano sulla chimica perche' queste sostanze si sono dismostrate davvero importanti per sviluppare agenti antibatterici, medicine per combattere il cancro, testare la presenza di vita su Marte, rilevare la presenza di contaminanti nell'acqua, che e' il modo in cui noi li usiamo a ORCA. Nel 2008, il Premio Nobel per la Chimica e' stato assegnato per un lavoro fatto su una molecola chiamata proteina della fluorescenza verde, che e' stata isolata dal componente chimico bioluminescente di una medusa, ed e' stata paragonata all'invenzione del microscopio, per l'impatto che ha avuto sulla biologia cellulare e sull'ingegneria genetica.

Un'altra cosa che queste molecole ci dicono e' che, a quanto pare, la bioluminescenza si e' evoluta almeno 40 volte, forse 50 nella storia dell'evoluzione, il che e' una chiara indicazione di quanto sorprendentemente importante sia questo aspetto per la sopravvivenza. E allora, che cosa, nella bioluminescenza e' cosi'importante per cosi' tanti animali? Beh, per gli animali che cercano di evitare i predatori nascondendosi nel buio, la luce puo' sempre tornare utile per le tre principlai funzioni che gli animali devono svolgere per sopravvivere, e cioe' trovare cibo, attirare un partner ed evitare di essere mangiati. Per cui, per esempio, questo pesce ha una luce frontale dietro l'occhio che usa per trovare cibo o attrarre un partner. E quando non la usa, la puo' ritrarre nella testa proprio come le luci anteriori di una Lamborghini. Questo pesce in effetti ha degli abbaglianti.

E questo pesce, che e' uno dei miei preferiti, ha tre luci frontali ad entrambi i lati della testa. Ora, questa e' blu, e questo e' il colore della bioluminescenza nell'oceano perche' l'evoluzione ha selezionato il colore che viaggia piu' velocemente nell'acqua di mare per ottimizzare la comunicazione. Per questo motivo, molti animali emettono luce blu, e molti animali possono vedere solo la luce blu, ma questo pesce e' un'affascinante eccezione perche' ha due organi che emettono luci rosse. E io non ho idea del perche' ce ne siano due, ed e' qualcosa che vorrei scoprire un giorno. Per cui, lui puo' vedere non solo la luce blu, ma anche la luce rossa. Quindi usa la sua bioluminescenza rossa come un mirino per riuscire a ad avvicinarsi silenzioso a quegli animali che sono ciechi alla luce rossa e poterli vedere senza essere visto. Ha anche un piccola barbetta con un'esca blu luminescente che usa per attirare prede da lontano. E molti animali usano la loro bioluminescenza come esca.

Questo e' un altro dei miei pesci preferiti. E' un pesce vipera, e ha un'esca all'estremita' di una lunga antenna che usa per pescare e che si inarca davanti alla mascella dai denti sporgenti da cui deriva il suo nome. I denti di questo pesce sono cosi' lunghi che se si chiudessero completamente nella bocca del pesce, gli si conficcherebbero nel cervello. Invece, si posizionano in scanalature all'esterno della testa. Questo e' l'albero di Natale dei pesci. Tutto in questo pesce si accende. Non ha solo l'esca; ha una torcia incastonata. Ha sulla pancia questi organi luminescenti che sembrano gioielli che usa per un tipo di mimetismo che nasconde la sua ombra, per cui, quando nuota e c'e' un predatore che guarda dal basso, questo lo rende invisibile. Ha organi luminescenti nella bocca. Ha organi luminescenti in ogni squama, nelle pinne, in uno strato di muco sul dorso e nella pancia, tutti con uno scopo specifico, alcuni li conosciamo, altri no.

E noi abbiamo parecchie informazioni sulla luminescenza grazie a Pixar, e sono molto grata a Pixar per aver condiviso il mio argomento preferito con cosi' tanta gente. Speravo che, con il loro budget, avrebbero potuto spendere un pochino di piu' per pagare la consulenza di un povero laureato morto di fame, che avrebbe potuto dir loro che quelli sono gli occhi di un pesce che e' stato conservato in formalina. Questi sono gli occhi di una rana pescatrice viva. Ecco, ha un'esca che sporge davanti a questa trappola vivente fatta di denti affilati, che servono per attirare una ignara preda. E questo ha un'esca con tutta una serie di fili interessanti che fuoriescono.

Noi credevamo che le diverse forme delle esche servissero ad attirare diversi tipi di prede, ma poi l'analisi dei contenuti stomacali di questi pesci fatta da ricercatori, o piu' verosimilmente dai loro studenti laureati, ha rivelato che mangiano tutti piu' o meno le stesse cose. Quindi, ora crediamo che le diverse forme delle esche servano al maschio per riconoscere la femmina nel mondo delle rane pescatrici, perche' molti di questi maschi sono conosciuti come maschi nani. Questo piccolino qui non sembrerebbe capace di provvedere a se stesso. Non ha esca per attrarre il cibo ne' denti per mangiarlo quando si avvicina. La sua unica speranza di sopravvivere in questo mondo e' quella di fare il gigolo'. Deve trovarsi una compagna e attaccarsi a lei per vivere. Quindi questo piccolino si e' trovato questa compagna, e noterete che ha il buonsenso di attaccarvisi in un modo per cui non ha bisogno di guardarla. (Risate) Ma sa comunque distinguere cosa e' buono per lui, e quindi suggella la relazione con un bacio eterno. La sua carne si fonde con quella di lei, il sangue di lei fluisce nel corpo di lui, e lui non diventa altro che una piccola sacca di sperma. (Risate) Bene, questa e' la liberazione della donna in versione profondita' oceaniche. Lei sa sempre dove si trova lui, e non deve essere monogama, infatti alcune di queste femmine portano molti maschi attaccati a sé.

Quindi usano la luce per trovare cibo, per attirare dei partner. La usano per difesa, in molti modi diversi. Molti di loro possono rilasciare la propria luciferina, nell'acqua proprio come fa un calamaro quando rilascia una nuvola di inchiostro. Questo gamberetto in effetti rilascia luce dalla bocca come un drago sputafuoco con lo scopo di accecare o distrarre questo pesce vipera cosi' da poter scappare a nuoto nel buio. E ci sono molti animali che possono fare lo stesso. Ci sono le meduse, c'e' il calamaro, c'e' un'infinita' di vari crostacei.

C'e' persino un pesce che riesce a farlo. Questo pesce si chiama 'shining tubeshoulder' perche' in effetti ha un tubo sulla sua spalla che emette spruzzi di luce. E sono stata abbastanza fortunata da catturare uno di questi durante una campagna di pesca al largo della costa nord occidentale dell'Africa per conto di "Pianeta Blu," per il settore profondita' di "Pianeta Blu." Stavamo usando una rete da pesca speciale per cui eravamo in grado di portare quasti animali vivi in superficie. Per cui ne abbiamo catturato uno, e l'ho portato in laboratorio. Ecco che lo tengo in mano, e sto per toccargli il tubo sulla spalla, e quando lo faccio, vedrete che mostrera' la bioluminescenza. La cosa che mi ha scioccato non e' soltanto la quantita' di luce, ma il fatto che non si tratti solo di luciferina e luciferasi. Nel caso di questo pesce, sono cellule intere con nuclei e membrane. Da un punto di vista energetico, e' molto dispendioso per questo pesce, e non abbiamo idea del perche' lo faccia. Un altro grande mistero che deve essere risolto.

Ora, un'altra forma di difesa e' una cosa chiamata sistema di allarme. Proprio come voi avete un sistema di allarme sulla macchina. Il clacson e le luci lampeggianti hanno il compito di attirare l'attenzione, si spera, della polizia che verra' ad arrestare il ladro. Quando un animale e' catturato nelle fauci di un predatore, la sua unica speranza di fuga potrebbe essere quella di attirare l'attenzione di qualcosa piu' grande e piu' cattivo, che attacchi il predatore, offrendo loro una speranza di fuga. Questa medusa, per esempio, ha un modo spettacolare di mostrare la bioluminescenza. Qui siamo noi che la seguiamo dal sommergibile. Quella non e' luminescenza, quella e' luce riflessa dalle gonadi. L'abbiamo catturata con uno strumento molto speciale situato davanti al sommergibile che ci permette di portarla in superficie intatta, e portarla nel laboratorio della nave. Per ottenere la scena che state per vedere tutto quello che ho fatto e' stato toccarla una volta al secondo sull'anello nervoso con un aculeo affilato che somiglia al dente affilato di un pesce. Ed una volta iniziato questo fenomeno, non la sto piu' toccando. Questo e' un incredibile spettacolo di luce, una ruota di fuochi di luce. Ho fatto alcuni calcoli che dimostrano che questo puo' essere visto da 300 piedi (91.44m) di distanza da un predatore. E ho pensato che in effetti avrebbe costituito un'ottima esca. Infatti, uno degli aspetti piu' frustranti dell'esplorazione delle profondita' marine e' il sapere quanti animali ci sono nell'oceano di cui non sappiamo nulla a causa del modo in cui noi esploriamo gli oceani.

Il modo principale in cui apprendiamo che cosa vive nell'oceano, consiste nel trascinare delle reti dietro le navi. E vi sfido a dirmi il nome di un'altra branca della scienza che ancora dipende da tecnologie vecchie cent'anni. L'altro principale modo di andare sott'acqua e' con sommergibili e veicoli guidati a distanza. Ho fatto centinaia di immersioni nei sommergibili. Quando siedo in un sommergibile pero', so per certo che non sono per nulla discreta. Ho luci brillanti e motori rumorosi. Qualsiasi animale di buonsenso si allontanera' subito. Per cui, per tanto tempo ho cercato di inventare un modo diverso di esplorare.

E cosi', un po' di tempo fa, mi e' venuta l'idea di un sistema di macchine fotografiche. Non e' esattamente scienza pura. Lo chiamiamo Occhio-nel-Mare. I ricercatori hanno fatto questo per anni sulla terra, noi semplicemente usiamo un colore che gli animali non possono vedere e una macchina fotografica che puo' vedere quel colore. Non si possono usare gli infrarossi nel mare. Noi usiamo la far-red light, ma anche questa da' problemi perche' viene assorbita troppo in fretta. Costruita una macchina fotografica intensificata, volevo fare questa medusa elettronica. Il fatto e' che, nella scienza, devi comunicare alle agenzie che elargiscono i fondi che cosa hai intenzione di scoprire prima che queste ti diano i soldi. E io non sapevo che cosa avrei scoperto, per cui non sono riuscita ad ottenere fondi. Cosi' ho messo insieme questa, ho coinvolto la Harvey Mudd Engeneering Clinic per realizzarla inizialmente come progetto di laurea, e poi ho raccolto dei fondi da una serie di fonti diverse.

Monterey Bay Aquarium and Research Institute mi ha concesso l'uso del proprio veicolo comandato a distanza (ROV) per testarla, e siamo riusciti a capire, vedete, per esempio, quale colore di luce rossa usare per vedere gli animali senza essere visti da loro, e far funzionare la medusa elettronica. E potete capire che operazione in economia questa sia stata perche', quando ho modellato questi 16 LED blu in resina epossidica ... e potete vedere che nello stampo di resina che abbiamo usato e' ancora visibile la parola Ziploc. Inutile dirlo, quando stavamo mettendo insieme tutto questo, abbiamo avuto non pochi problemi per farlo funzionare. Ma arriva il momento in cui tutto avviene all'improvviso, e tutto funziona, e, per fortuna, quel momento e' stato filmato dal fotografo Mark Richards, che e' capitato li' in quel preciso momento in cui abbiamo scoperto che tutto funzionava. Quella sono io sulla sinistra, la mia studentessa in quel periodo, Erica Raymond, e Lee Fry, l'ingegnere del progetto. E queste fotografie sono state affisse in un posto d'onore nel nostro laboratorio con la didascalia: "Un ingegnere che soddisfa due donne alla volta." E noi eravamo felicissimi, davvero felici.

Quindi adesso possediamo un sistema che possiamo portare in giro, una specie di oasi sul fondo dell'oceano che potrebbe essere controllato da grandi predatori. E cosi', il posto in cui lo abbiamo portato e' stato questo, chiamato pozza di salamoia che si trova nella parte nord del Golfo del Messico. E' un posto magico. E capisco che questo spezzone non vorra' dir nulla per voi - avevamo una macchina fotografica scadente a quei tempi - ma io ero in estasi. Siamo sul bordo della pozza di salamoia. c'e' un pesce che nuota verso la macchina fotografica. Chiaramente non lo stiamo disturbando. E io avevo la mia finestra sulle profondita' marine. Io, per la prima volta, potevo vedere cosa gli animali stavano facendo laggiu' mentre noi non eravamo li' a disturbarli in nessun modo. Quattro ore dopo il lancio, avevamo programmato che la medusa elettronica si azionasse per la prima volta. 86 secondi dopo ha cominciato a roteare ed abbiamo filmato questo: e' un calamaro, e' lungo piu' di 1,83 metri, ed e' talmente sconosciuto alla scienza, da non poter essere classificato in alcuna delle famiglie tassonomiche note. Non avrei potuto chiedere esempio migliore per provare questo concetto.

E sulla base di tutto questo, sono tornata alla National Science Fundation e ho detto, "Questo e' quello che scopriremo." E cosi' mi hanno dato abbastanza soldi per farlo come si deve, il che ha voluto dire costruire la prima webcam da profondita' al mondo, che e' stata installata nel Monterey Canyon per tutto lo scorso anno. E ora, piu' di recente, una struttura modulare per questo sistema, una forma molto piu' mobile, molto piu' semplice da lanciare e recuperare, che spero possa essere usata nel Sylvia's "hope spots" per aiutare ad esplorare e proteggere queste aree, e per me, approfondire la conoscenza sulla bioluminescenza in questi "hope spots."

Percio' quello che dobbiamo imparare da questa esperienza e' che c'e' ancora molto da esplorare negli oceani, e Sylvia ha detto che stiamo distruggendo gli oceani prima ancora di sapere che cosa contengano, e ha ragione. Quindi se mai avrete la possibilita' di immergervi con un sommergibile dite si', mille volte, si' e per favore spegnete le luci. Vi assicuro, sara' incredibile.

Grazie.

(Applausi)