jueves, 28 de abril de 2022

La bioluminiscencia


 La bioluminiscencia

Cuando Robert Boyle en siglo XVII  descubrió que los hongos bioluminiscentes dejaban de producir luz cuando eran introducidos en un recipiente sin oxígeno, un fenómeno cuya causa no se conoció con detalle hasta las últimas décadas. Los hongos observados por Boyle empleaban el mecanismo de iluminación extracelular a través de la molécula luciferina, activada con la enzima luciferasa y para que tenga lugar la reacción, la luciferina necesita oxígeno, lo que explica el proceso bioluminiscente.

 

La bioluminiscencia no es lo mismo que fluorescencia, siendo la diferencia fundamental la fuente de donde se obtiene la energía. Mientras que en la bioluminiscencia la fuente de energía son las reacciones químicas, en la fluorescencia -como la de la proteína verde fluorescente la energía se obtiene de una fuente de luz previa, que posteriormente es re-emitida como otro fotón.

 

Los seres bioluminiscentes en la mayoría de los casos producen una luz que es azul, la de los seres marinos está en la longitud de onda de los 550 nanómetros (nm) y en las luciérnagas, entre los 510 y 660 nm, pero siempre el fundamento es el mismo; una reacción química en estos seres que tienen una molécula llamada luciferina, mediante la acción de una enzima que se llama luciferasa, se produce la oxidación de la molécula; así en presencia de oxígeno y utilizando el ATP de las células que aporta la energía a cualquier reacción celular, la luciferina se excita con la oxidación y cuando vuelve a su nivel de energía normal emite esa luz.

 

William McElroy y Howard Seliger de la Universidad Johns Hopkins en Estados Unidos, han postulado esta hipótesis sobre el origen de la luminiscencia bacteriana: durante los tres primeros cuartos de la historia biológica terráquea las formas de vida dominantes eran bacterias anaerobias, pero a la llegada de las cianobacterias se alteró el medio al generar estas como producto excretado por la acción de la fotosíntesis cantidades masivas de oxígeno nocivo para las bacterias. Para librarse de la toxicidad de aquel gas, las bacterias podrían sufrieron con el tiempo adaptaciones metabólicas de entre los cuales los fenómenos de bioluminiscencia de ciertas bacterias serían restos de esos cambios que se han mantenido hasta hoy.

 

La luciferina cambia según el organismo, por lo que el color de la luz que se produce en la bioluminiscencia será diferente según la especie. En todas las especies animales investigadas hasta hace poco tiempo, los colores se encontraban en la sección visible del espectro y siempre va del verde al azul. Cuando se observaban otros colores se debían a la alteración del tono original mediante diversos órganos que actuaban como filtros o superficies reflectantes distorsionadoras. Sin embargo, recientemente se han descubierto especies como en la medusa abisal Periphylla periphylla que puede producir tonalidades rojizas. La radiación bioluminiscente se compone habitualmente de entre un 69% y un 90% de luz fría y entre un 10% y un 20% de emisión de calor, aunque hay ciertos estudios que hacen estimaciones cercanas al 100% de luz fría.

 

 

En el caso de bacterias como Vibrio fischeri; en dinoflagelados que forman parte del fitoplancton, como la especie Noctiluca scintillans; en las luciérnagas, que son terrestres, o también en el camarón del océano profundo, Acanthephyra purpurea. Es decir, la molécula es la luciferina, la enzima (molécula que facilita las reacciones químicas en las células) es la luciferasa. Esa reacción de oxidación de la luciferina se activa por diversas razones. Cuando las algas unicelulares se sienten en peligro, emiten destellos luminosos y los movimientos bruscos del agua pueden generar hermosas imágenes que seguramente han podido ver en fotografías.

 

En algunos seres, puede ser como respuesta al estrés. Por ejemplo, en el caso del fitoplancton es por la agitación. Cuando vemos luz en las olas es por la propia agitación que provocan los movimientos del agua que inducen a que se produzca esa reacción en el fitoplancton. En el caso de los animales, puede ser en respuesta a un ataque, como defensa para asustar a ese depredador. En el caso de las luciérnagas, por ejemplo, la luz la producen ellas mismas para atraer a sus parejas. Es decir, la función biológica de la bioluminiscencia es variada, pero la reacción química que la produce es siempre la misma.

 

En muchos animales de las profundidades marinas, entre ellas varias especies de calamar, la bioluminiscencia bacteriana se utiliza para el camuflaje en el que el animal se confunde con la luz ambiental. En estos animales los fotorreceptores controlan la iluminación según la luminosidad del fondo del mar. Estos órganos luminosos están separados desde el tejido que contiene las bacterias bioluminiscentes. Un ejemplo es la especie Euprymna scolopes en la cual las bacterias mencionadas producen el fenómeno descrito. En el de los peces abisales la luminiscencia es debida a una simbiosis entre esos peces y algunos tipos de bacterias bioluminiscentes. La reacción no se produce en el propio pez, sino que cuenta con una especie de vesícula en la que acumulan bacterias bioluminiscentes y los peces aprovechan la emisión de luz de esas bacterias para sus fines. En la mayoría de los casos para atraer una presa. Abren la boca, en un ambiente muy oscuro como es el abisal, y esa luz atrae a otros peces más pequeños que les sirven de alimento.  

 

La bioluminiscencia es utilizada como un señuelo para atraer presas por varios peces de aguas profundas, como el rape. Estos poseen un apéndice colgante que se extiende desde la cabeza del pez, atrayendo a los animales pequeños a corta distancia del depredador.Ciertas especies de tiburones utilizan la bioluminiscencia para camuflar su parte inferior, apareciendo una pequeña mancha cerca de sus aletas pectorales la cual permanece oscura. Cuando los peces se acercan al señuelo, son capturados por el tiburón.

 

Estos seres se encienden o se apagan cuando lo necesitan, en respuesta a un estímulo que es distinto dependiendo de la especie de la que se trate. No están todo el tiempo emitiendo la luz, solo cuando les llega el estímulo que en cada caso provoca la reacción de la luciferina y utilizan la bioluminiscencia con fines biológicos. Producir la luz les supone un gran gasto energético, ya que consumen ATP. Por eso no están todo el día “encendidos”. Deben utilizarlo de forma metabólicamente rentable.

 

Algunas de estas especies pueden ser utilizados con fines comerciales por su bioluminiscencia. Por ejemplo, la bacteria Vibrio fischeri, una bacteria marina, varía su nivel de emisión de luz en presencia de contaminantes, característica que se ha aprovechado para poner a la venta tests biotecnológicos que utilizan esta bacteria para medir la presencia de hidrocarburos en el agua. Se usa también para la detección de glifosatos, que es un herbicida, en el medio terrestre.

Cocuyo es el nombre que en América se le otorga e distintas especies de insectos coleópteros de cuerpo alargado, de unos 5 cm de largo con dos manchitas redondeadas de color amarillento en el tórax desde donde en las noches se puede ver la intensa luz que despiden…

Maracaibo, jueves 28 de abril, de año 2022

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