GLOWING NATURE: BIOLUMINISCENCIA

Glowing Nature: Bioluminiscencia

Tiempo de lectura: 10 min.

Índice

  • ¿Qué es?
  • ¿Cómo se produce?
  • Tipos de bioluminiscencia
  • Bioluminiscencia vs fluorescencia
  • ¿Por qué brillar?
  • Bibliografía

¿Qué es?

Tal vez hayas oído hablar de extraños animales, hongos o parajes de se iluminan y dan lugar a verdaderos espectáculos visuales, pero, ¿es arte de magia? ¡No! ES CIENCIA, y como todo, tiene una explicación.

Se trata de un fenómeno más común de lo que crees en la naturaleza, llamado BIOLUMINISCENCIA.

¿Cómo se produce?

Se trata de una reacción química en la que es necesaria una proteína llamada luciferina, un enzima que catalice la reacción: la luciferasa, oxígeno y ATP, es decir, energía.

 

El oxígeno interacciona con la luciferina, oxidándola, gracias a la intervención de la luciferasa y el aporte energético del ATP. el resultado de la reacción es la obtención de luciferina oxidada y la liberación del exceso de energía en forma de luz, en vez de generar calor, que es lo más frecuente en las reacciones metabólicas.

Fuente: HonChemistry.

Existen distintos tipos de esta proteína, dependiendo del organismo que lo produzca, lo que da lugar a distintos colores.

Fuente: RealFarmacy.

Fuente: biyologlar.

Tipos de bioluminiscencia

  • Bioluminiscencia intracelular:

La reacción tiene lugar en el interior de la célula y se intensifica con materiales reflectantes o lentes para ser visible desde el exterior.

Un ejemplo de este tipo de bioluminiscencia son los dinoflagelados o algunos tipos de calamares.

Fuente: David Gruber

Fuente: animalesbolog.

  • Bioluminiscencia extracelular:

En este caso, la reacción tiene lugar en el exterior del organismo. Todos los elementos se sintetizan por separado y se expulsan al medio exterior donde se juntan y reaccionan produciendo una nube de luz.

La poseen algunos crustáceos y cefalópodos.

  • Simbiosis con bacterias:

Es el más utilizado en el reino animal. Las bacterias luminiscentes son almacenadas en  vejigas en el cuerpo del animal, llamadas fotóforos, que normalmente se encuentran conectadas al sistema nervioso, lo que permite al animal modular su intensidad.

Fuente: Makemson Lab.

Fuente: Instructables.

Bioluminiscencia vs. Fluorescencia

¡CUIDADO! No debemos confundir la bioluminiscencia con la fluorescencia. Estos procesos se diferencian básicamente en la fuente de energía que utilizan. Como ya hemos visto, la bioluminiscencia utiliza energía química, en cambio, la fluorescencia necesita una fuente de luz de alta energía previa (normalmente en la longitud de onda del UV), de la cual obtiene fotones para luego emitir otros fotones (en una longitud de onda más baja).

Este es el caso de la famosa proteína verde fluorescente o GFP (por sus siglas en inglés), muy utilizada en investigaciones científicas, para por ejemplo, seguir el camino de las células a través del desarrollo de un ser vivo. Esta proteína se obtuvo de la medusa Aequorea victoria.

Fotografía tomada por: Zhong Hua

Escuela de Medicina Johns Hopkins (Baltimore, Maryland).

Estructura proteica de GFP.

Fuente: Química-Biología-12-13.

¿Por qué brillar?

Una vez entendido cómo los seres vivos pueden producir luz, se nos viene una pregunta a la mente: ¿para qué?

Pues bien, emitir luz puede ser muy útil aunque no lo parezca, por ejemplo:

  • Defensa:

Como los ostrácodos, emiten luz cuando han sido atacados por un depredador, haciendo que los expulse inmediatamente.

Fuente: Business Insider.

Otro ejemplo son los dinoflagelados, pequeñas algas que brillan cuando detectan a un depredador, haciendo que éste sea visible a depredadores superiores. Estos organismos son los que crean el maravilloso espectáculo nocturno en algunas bahías de Puerto Rico.

Una curiosidad de la función que tiene la bioluminiscencia en estos organismos es que no solo se plantea como defensa ante depredadores, sino como defensa ante el oxígeno. Cuando los primeros organismos aparecieron sobre la tierra el oxígeno era muy escaso y se acostumbraron a vivir sin el. Poco a poco, mientras los organismos fotosintéticos lo iban creando como producto de la fotosíntesis tuvieron que adaptarse a él, era un veneno para su metabolismo.

La reacción de la luciferina, que para emitir luz gasta oxígeno, se propone como una de las alternativas a las que estos organismos primitivos se habrían adaptado para librarse de él, siendo simplemente la liberación de luz un efecto secundario de la reacción.

No es muy buena idea beber de ese agua…si quieres saber por qué ¡sigue leyendo!

Dinoflagelado bioluminiscente: Pyrodinium bahamense.

Fuente: American Museum of Natural History.

Este dinoflagelado puede ser encontrado en muchas costas del mundo, sobretodo en el hemisferio norte y responde emitiendo luz cuando se altera. Es de forma esférica, rodeado por placas blindadas conocidas como tecas. Éstas, están recubiertas por unos poros defensivos llamados tricocistos. Tiene un flagelo horizontal que lo rodea para estabilizarlo y otro vertical para locomoción. En ocasiones, crecen en exceso y ocasionan las denominadas “mareas rojas”. También producen toxinas, que son especialmente potentes durante estas épocas. En condiciones desfavorables, forman quistes, y permanecen así hasta que mejoran.

  • Alimentación:

Muchas veces la luz es utilizada como señuelo para atraer a las presas, como es el caso del rape, que posee un apéndice luminoso irresistible para los pececillos de los que se alimentará.

  • Camuflaje:

Como por ejemplo algunos cefalópodos, que simulan sobre su piel el efecto de la luz ambiental, camuflándose con el entorno.

  • Distracción:

Al igual que el sistema de liberación de tinta utilizada por los cefalópodos, algunos animales liberan una nube de luz que distrae al depredador, permitiendo la huida.

Fuente: Digital Taiwan.

  • Reproducción:

Es el caso de las luciérnagas. Estos insectos utilizan la luz para atraer a posibles parejas. Además cada especie emite luz con una frecuencia y longitud de onda diferentes, lo que facilita la identificación de individuos y evita confusiones entre las parejas.

  • Comunicación:

Algunas bacterias utilizan este sistema como señal de la concentración de individuos, de manera que cuando la cantidad de bacterias  es superior a la apropiada para los recursos del ambiente, la población comienza a emitir luz.

Bibliografía

Valiadi, M., & Iglesias-Rodriguez, D. (2013). Understanding Bioluminescence in Dinoflagellates?How Far Have We Come? Microorganisms, 1(1), 3–25. https://doi.org/10.3390/microorganisms1010003

https://www.ecured.cu/Bioluminiscencia

http://www.surmagico.cl/bioluminiscencia.html

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