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La bioluminiscencia


Fascinante fenómeno visual natural



Al estar en la playa, de noche, o en ciertas cuevas en algunos lugares del mundo, es común ver un espectáculo de colores neón brillantes, que resaltan entre la oscuridad del entorno. A este fenómeno, que parece como si fuera magia, se le llama bioluminiscencia y es una característica de algunos organismos, especialmente de los marinos; aunque se presenta también en tierra, en ciertas plantas, hongos, animales y escarabajos.


La bioluminiscencia es tan antigua como la aparición de los primeros organismos y microorganismos en la Tierra y, según los científicos, ha evolucionado 27 veces entre los actinopterigios, un grupo de seres que compone la mitad de las especies vertebradas vivas en el presente.

Se calcula que cerca del 90 % de los organismos que habitan en las zonas más profundas del mar tienen la cualidad de la bioluminiscencia. Esto es, al menos, mil 500 especies de peces; aunque, frecuentemente, se descubren nuevos seres con esta característica.

¿Qué es?

La bioluminiscencia se refiere a la cualidad que tienen algunos seres vivos u organismos para producir su propia luz. Esto se debe a que, en su cuerpo, se lleva a cabo una reacción química que da como resultado energía, la cual se traduce en luz. En dicho proceso, participan la enzima luciferasa, la proteína luciferina, el oxígeno y el nucleótido trifosfato de adenosina (ATP). Primero, la luciferasa acelera la oxidación de un sustrato de luciferina; luego, gracias al ATP, se obtiene la energía celular que, al final, genera la emisión de luz.


Existen tres tipos de bioluminiscencia:


  • Intracelular: El proceso se genera a partir de células especializadas dentro del organismo. Se da tanto en seres unicelulares, tal como los dinoflagelados, como en pluricelulares, grupo al que pertenecen las luciérnagas, que poseen cristales de urato, a partir de los cuales realizan la reacción química, de una forma más compleja. También, se presenta en calamares, y algunos peces lo hacen a través de placas de guanina.


  • Extracelular: La reacción química se genera fuera del organismo. Aquí, la luciferasa y la luciferina, luego de ser sintetizadas, se almacenan por separado en diversas glándulas de la piel del organismo o debajo de ella. Posteriormente, llegado el momento, ambas son expulsadas simultáneamente hacia el exterior, mezclándose entre sí y produciendo, como resultado, irradiación de luz. Este tipo de bioluminiscencia es común en una gran variedad de crustáceos y algunos cefalópodos.


  • Simbiosis con bacterias: En esta modalidad, los animales que la presentan no producen la luz ellos mismos, sino que, en realidad, lo hacen bacterias luminiscentes que están adheridas a ellos. Dichas bacterias se alojan en el animal, dentro de un órgano llamado fotóforo, y son ellas las que llevan a cabo la reacción química antes mencionada. Se ha observado sólo en animales marinos, tales como los celentéreos (actinias, hidras, corales, medusas, anémonas y pólipos), gusanos, moluscos y peces de la zona abisal. Hay algunas especies que pueden controlar voluntariamente la intensidad de la luz; incluso, pueden neutralizarla mediante estructuras conectadas a su sistema nervioso.


¿Cuál es su función?

Además de embellecer el entorno en la oscuridad, la bioluminiscencia les es útil a los animales para diversas actividades según la especie, como el camuflaje, para ocultarse de sus depredadores, ya que la luz que irradian puede confundirse con la demás iluminación del ambiente. Por ejemplo, el calamar hawaiano ocupa su bioluminiscencia –producida a partir de bacterias en su cuerpo– para perderse entre la luz reflejada de la luna, cuando está cerca de la superficie.


Con el mismo fin de escapar de sus predadores, algunas especies la utilizan como medio de defensa, ya sea para ahuyentar al atacante, o bien, para tener tiempo de escapar. La Mnemiopsis leidyi, también llamada nuez de mar, es una especie de ctenóforo tentaculado (medusa) que posee fotóforos dentro de su campana, que refractan la luz, generando un arcoíris brillante que deslumbra al animal enemigo. Algunos calamares, en lugar de echar tinta, producen una nube bioluminiscente que bloquea al depredador, ganando, así, unos instantes para alejarse de él.


Por el contrario, ciertos animales se valen de esta cualidad luminosa para atraer a sus presas. La familia de los lofiformes, peces abisopelágicos (que viven en la zona abisal de los océanos), llama la atención de los animales y organismos que serán su comida, con ayuda de un señuelo bioluminiscente que pende de una especie de caña que nace de su cabeza.


Pero, también, la bioluminiscencia les sirve a algunos para el cortejo y la reproducción. El macho del tiburón linterna, por ejemplo, el más pequeño de esa especie –mide 15 centímetros, aproximadamente–, utiliza fotóforos en torno a sus órganos reproductores, para atraer a la hembra. De acuerdo con los biólogos, cada especie que se vale de la bioluminiscencia para estos fines posee un patrón específico de luz.


De igual forma, la bioluminiscencia les es útil para iluminar el espacio y tener mejor visión en las zonas oscuras y para comunicarse con otros ejemplares de su especie.


En entornos acuáticos, la bioluminiscencia parece ser propia de mares y océanos, es decir, de agua salada. De acuerdo con los expertos, este fenómeno no se presenta en aguas dulces debido a que los animales bioluminiscentes no pueden tolerar la baja salinidad de ríos y lagos. El único ser bioluminiscente de agua dulce que se ha identificado es el caracol Latia neritoides, que produce una baba brillante al ser molestado y que habita en Nueva Zelanda.


En tierra, los hongos son los organismos más comunes que presentan bioluminiscencia, aunque no se sabe con seguridad para qué fin la utilizan. Los expertos creen que participa en la reproducción, atrayendo, con su luz, a ciertos artrópodos, los cuales, al abandonar el hongo y desplazarse, van esparciendo esporas de éste, contribuyendo a su propagación.


No confundir con biofluorescencia

Aunque, a la vista humana, la bioluminiscencia y la biofluorescencia pueden parecer iguales (luz en colores brillantes), no son los mismo. La luz producida en la biofluorescencia no se da por una reacción química, sino por un efecto óptico, en el que las longitudes de onda corta (mayor frecuencia) del espectro electromagnético inciden en la superficie de los animales y éstos las vuelven a emitir con una longitud de onda más amplia (menor frecuencia), siendo los colores visibles para el ojo humano dentro del espectro. Normalmente son los verdes, azules, naranjas y rojos vivos.


Algunas medusas brillan por efecto de la biofluorescencia, no por el de la bioluminiscencia, tal es el caso de la llamada ‘gelatina de cristal’ (Aequorea victoria), que produce la proteína verde fluorescente (GFP, por las siglas en inglés de Green Fluorescent Protein), que emite luz fluorescente en la zona verde del espectro, misma que brilla en el borde de su campana externa, como una secuencia de puntos resplandecientes.


La primera persona en aislar la GFP fue el profesor japonés Osamu Shimomura, en 1962, precisamente, a partir del estudio de la Aequorea victoria. En octubre de 2008, junto con los estadounidenses Martin Chalfie y Roger Y. Tsien, recibió el Premio Nobel de Química, por el descubrimiento y desarrollo de dicha proteína.


La GFP ha sido modificada para emitir colores con longitudes de onda diferentes y, con ayuda de proteínas derivadas de otros organismos, produce nuevas proteínas fluorescentes. La GFP tiene múltiples aplicaciones dentro de la medicina, como la biología molecular, la ingeniería genética, la fisiología y la neurociencia, donde se usa como marcador para observar procesos invisibles, como lo es el desarrollo de neuronas, y para visualizar las redes de la arquitectura neuronal de un mismo organismo. De igual forma, permite estudiar la diseminación de las células cancerígenas, el desarrollo de enfermedades, como el Alzheimer, el crecimiento de bacterias patogénicas, la proliferación del virus del SIDA, entre otras aportaciones.

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