La bioluminescence chez Noctiluca est causée par une réaction luciférine-luciférase. La luciférine est une molécule électroluminescente, tandis que la luciférase est une enzyme qui catalyse l'oxydation de la luciférine, entraînant l'émission de lumière. Cette réaction a lieu au sein de structures spécialisées appelées scintillons ou photocytes présentes dans le cytoplasme des cellules Noctiluca.

Lorsqu'une cellule Noctiluca est stimulée par des perturbations physiques, telles que des vagues, une agitation mécanique ou même le mouvement d'organismes proches, elle déclenche la réaction luciférine-luciférase. Le mécanisme spécifique de cette stimulation n’est pas entièrement compris, mais il implique des changements dans l’environnement cellulaire qui entraînent une augmentation de la concentration des ions calcium (Ca2+).

Les niveaux accrus de Ca2+ activent l’enzyme luciférase, qui catalyse ensuite l’oxydation de la luciférine pour produire de la lumière. La lumière émise a une couleur bleu-vert caractéristique et est visible la nuit, donnant à Noctiluca sa lueur bioluminescente.

Il convient de noter que même si les détails biochimiques exacts peuvent différer légèrement selon les différentes espèces de Noctiluca, le processus global de bioluminescence impliquant une réaction luciférine-luciférase reste cohérent.