Luces en la naturaleza

Por Sarai Jerónimo-Aguilar

A lo largo de la historia de la humanidad, la luz ha representado un fenómeno complejo para investigar y fue un importante señuelo para los primeros científicos, pues para que pueda generarse se requiere de procesos físicos y químicos que han sido objeto de estudio desde los comienzos de la ciencia. Dependemos tanto de la luz que hasta nuestro reloj biológico está regido por el día y la noche; además requerimos de la radiación para desarrollar nuestras tareas diarias o funciones básicas como ver colores.

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Isaac Newton y la descomposición de la luz.

Es probable que debido a que somos animales diurnos nos encontremos más atraídos por las luces nocturnas, ya que es difícil lograr entender la emisión de luz sin ayuda de la radiación del sol. Además es natural ser atrapado por un espectáculo de otro mundo, como los destellos de cientos o miles de luciérnagas en medio de la oscuridad de la noche.

Debido a que no evolucionamos con una buena visión nocturna, es que nos parece increíble como en la plena oscuridad un ser vivo es capaz de emitir luz propia. Sin embargo, a diferencia de los fenómenos lumínicos que observamos con la radiación, la emisión de luz natural por ciertos animales no es un proceso físico, sino químico, que de hecho es conocido como BIOLUMINISCENCIA.

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Luciérnaga de la especie Photinus pyralis

La bioluminiscencia se define como la capacidad de ciertos seres vivos para producir luz mediante reacciones químicas, como previamente mencioné. ¿La responsable? Una proteína llamada LUCIFERINA; y no, el origen de este nombre no está relacionado con ningún ser maligno-religioso, es más bien llamada como tal por su origen: lux, lucis: luz, y fero: portador. Aunque esta proteína es la protagonista de la reacción no es la única molécula involucrada en la misma, pues la emisión de luz, se deriva de la oxidación de ésta cuando la enzima LUCIFERASA se encuentra presente; es entonces que cuando tenemos en el mismo tiempo y espacio a la proteína, oxígeno y a la enzima, literalmente ¡se hace LA LUZ!.

Ahora… no solo las luciérnagas son las únicas poseedoras de esta capacidad. Dentro de la clase de los insectos se han encontrado otros 17 diferentes grupos que comparten dicha cualidad, así como más de 700 especies de muchos otros grupos taxonómicos diferentes –dominando las formas marinas–.

Es ya demasiado increíble que un ser vivo pueda producir luz por sí mismo, pero eso no es todo lo curioso asociado a estas reacciones; es importante mencionar que no existe relación evolutiva entre los seres bioluminiscentes, de hecho se han encontrado hasta 30 orígenes diferentes en los organismos que han desarrollado esta capacidad, lo que quiere decir que el hecho de producir luz no emparenta a la gran diversidad de organismos con esta capacidad. Otro dato curioso es que el complejo luciferina-luciferasa (proteína-enzima) suele ser taxón específico, lo que significa que el complejo varía entre las diferentes especies con este poder especial.

La siguiente cuestión es: ¿qué otros organismos tienen esta capacidad? Y para responder a ello, hay que mencionar que existen principalmente 4 clases principales des sistema luciferina-luciferasa.

El primero es el que presentan los insectos de 4 órdenes diferentes: Collembola, Hemíptera, Coleoptera (luciérnagas) y Diptera; la luciferina de esta clase es fluorescente y forma uniones químicas estables, es decir, que no se alteran fácilmente por otros factores.

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Escarabajo de la especie Pyrophorus noctilucus.
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Larva bioluminiscente de díptero Arachnocampa luminosa.

La segunda clase del complejo de luciferina-luciferasa es la que observamos en las playas cuando las olas rompen en la noche, produciendo un efecto de mar brillante. Los portadores de la proteína son unos seres llamados DINOFLAGELADOS, principalmente de 3 géneros, siendo Noctiluca el más común; en comparación con la clase anterior la proteína de esta es muy inestable a cambios de pH, salinidad u oxígeno y la luz de esta reacción presenta un tono celeste.

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Aguas iluminadas por Noctiluca
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Dinoflagelado Noctiluca

Las bacterias luminiscentes son las responsables de la siguiente y tercera clase, éstas bacterias pueden ser marinas o terrestres y pertenecen principalmente al género Vibrio. Mantienen simbiosis con muchos peces de profundidad, quienes las alojan en órganos específicos denominadas FOTÓFOROS.

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Pez dragón (Stomias boa boa)
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Pez linterna (Photoblepharon palpebratus).

 

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Pez rape (Lophius piscatorius).

Finalmente la última clase podemos observarla en diversos seres marinos de diferentes grupos taxonómicos dentro de los que están: Cnidaria (medusas), Mollusca (calamares), Arthropoda (crustáceos como camarones y ostrácodos) y Chordata; en las reacciones de esta clase se produce luz azul y en el caso de los calamares simula estrellas de este color adheridas a todo su cuerpo.

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Medusa Aeoquorea victoria.
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Calamar Watasenia scintillans.
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Crustáceo ostrácodo (Vargula hilgendorfii).

La importancia en poseer esta cualidad reside en la utilidad que cada uno de estos organismos le confiere a este proceso evolutivo, así bien, han desarrollado diversas estrategias para su utilización como atrayente para diferentes propósitos. Algunos organismos iluminan la zona circundante a su boca o aluzan sus alrededores para poder encontrar a sus presas. Después de la alimentación, la reproducción es otra de las principales necesidades que los seres vivos precisan satisfacer, es por ello que la luz también es utilizada con fines reproductivos para atraer a parejas potenciales, encendiendo las estructuras necesarias y realizando una buena danza de cortejo para que algunas especies logren encontrar pareja.

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Pulpo Stauroteuthis octopus, quien utiliza luz para alimentarse.
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Gusano de fuego Odontosyllis phosphorea atrayendo pareja iluminando su cuerpo.

Defenderse de la depredación siempre es importante y algunos animales han incluido la luz en estrategias defensivas en las cuales al encontrarse en peligro sueltan chorros de sustancias lumínicas que a cualquier otro organismos adaptado a la obscuridad de aguas muy profundas desconcierta en cuestión de segundos permitiendo la huida de la presa.

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Sustancia bioluminiscente utilizada como defensa.

Al ser la bioluminiscencia un proceso tan complejo e interesante no podía ser pasado por alto por el mundo científico, por lo que las moléculas involucradas en estas reacciones han sido aisladas y sintetizadas para ser utilizadas como marcadores en estudios de cáncer, dándole uso directo a la salud humana a un proceso natural que ha sido desarrollado por otros seres vivos.

Como pudiste darte cuenta, el emitir luz no es una característica simple o común en la naturaleza, como muchos otros procesos es resultado de la evolución y de adaptaciones que han perdurado por muchos años en aquellos organismos que han encontrado en la iluminación la llave a la sobrevivencia.

Y como nada mejor hay que los videos para apreciar la belleza de la bioluminiscencia, acá les dejo algunos  para disfrutar.

“Gusanos brillantes”, en realidad son las larvas del díptero Arachnocampa luminosa que vive en los techos de algunas cuevas en Nueva Zelanda en donde deja colgar hilos adherentes con los que atrapa a sus presas.

Algunos de los organismos mencionados en esta nota (y más), capturados en video en su hábitat natural.

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