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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