Un nuovo studio dei matematici della University of Pittsburgh mostra che la matematica, in collaborazione con le neuroscienze, può descrivere dettagli chiave sul modo in cui gli sciami di lucciole coordinano il loro spettacolo luminoso. “Le lucciole mostrano una rapida sequenza di lampi, e poi una grande pausa prima dell’esplosione successiva”, ha spiegato Jonathan Rubin, professore e presidente del Dipartimento di Matematica presso la Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences, tra gli autori della ricerca. “Conoscevamo un buon framework per modellare questo comportamento, in grado di catturare molte delle funzionalità coinvolte, ed eravamo curiosi di sapere fino a che punto poteva essere accurato”.

Le lucciole maschio producono un bagliore dal loro addome per chiamare potenziali partner, inviando schemi di “ammiccamento” nell’oscurità per corteggiare le femmine della specie. Le lucciole sincrone della specie “Photinus carolinus” fanno poi un ulteriore passo avanti, coordinando il loro brillìo nell’intero sciame. Si tratta di una caratteristica rara – ci sono solo una manciata di tali specie in Nord America – e le luci straordinarie che producono attirano folle nei luoghi in cui è noto che gli insetti si radunino.

Ora, un gruppo di matematici ha cercato di capire come si sincronizzano, in quello che è un esempio di come la sincronizzazione può scaturire dalla casualità, un processo che ha incuriosito i matematici per secoli. Un famoso esempio del 1600, per citare uno di questi casi, mostrava che gli orologi a pendolo appesi uno accanto all’altro si sincronizzano attraverso le vibrazioni che viaggiano attraverso il muro. Lo stesso ramo della matematica coinvolto in questo fenomeno può essere usato per descrivere qualsiasi cosa, dall’azione dell’intestino all’applauso di un pubblico. Come si legge sul Journal of the Royal Society Interface, il team della Pitt University ha utilizzato un modello complesso chiamato “scarica ellittica” che viene coinvolto nella descrizione del comportamento delle cellule cerebrali.

Il primo passo è stato simulare i lampeggiamenti di una singola lucciola, per poi passare a quelli di una coppia per vedere come coordinavano tra loro le frequenze con cui si “accendevano”. Successivamente, il team si è spostato su uno sciame più grande di insetti simulati per capire come il numero, la distanza e la velocità di volo influiscono sull’effetto generale. Variando le distanze a cui ciascuna lucciola poteva “vedersi” e rispondere l’una all’altra, cambiava lo spettacolo di luci degli insetti: modificando i parametri, si potevano produrre schemi di luminosità che ricordavano increspature o spirali.

I risultati ottenuti sono in linea con diverse osservazioni pubblicate di recente sulle lucciole sincrone nella vita reale, per esempio col fatto che le singole lucciole sono incoerenti mentre i gruppi lampeggiano più regolarmente e che quando nuove lucciole si uniscono allo sciame, riescono a essere subito perfettamente in tempo.