Bioluminiscencia
La bioluminiscencia es la capacidad de los seres vivos de producir luz. A menudo se hace por simbiosis. En ella, el organismo mayor contiene, a menudo en un órgano especial, microorganismos que producen la luz. Los protistas eucariotas tienen orgánulos especiales y algunas bacterias también producen luz. La bioluminiscencia es el resultado de procesos químicos, en los que la energía producida se libera como luz visible. La bioluminiscencia ha aparecido muchas veces durante la evolución.
El ATP (trifosfato de adenosina), la fuente de energía biológica, reacciona con la luciferina con la ayuda de la enzima luciferasa para producir un complejo intermedio. Este complejo se combina con el oxígeno para producir un compuesto altamente quimioluminiscente (que brilla).
El papel de las gammaproteobacterias en la producción de luz se discute en detalle en las obras de referencia. La capacidad de producir luz es una extensión del metabolismo normal: todas las reacciones químicas producen algunos fotones. La luz visible se produce cuando la producción de fotones aumenta. En el caso de las bacterias, la función original de la reacción era probablemente desintoxicar el exceso de oxígeno.
La luciérnaga Photinus pyralis, volando y brillando.
Omphalotus nidiformis
Ejemplo de una especie de seta bioluminiscente...
...brillando con las luces apagadas.
Los océanos
La bioluminiscencia es un fenómeno principalmente marino.
"Es la fuente de luz predominante en la mayor fracción del volumen habitable de la Tierra, el océano profundo. En cambio, la bioluminiscencia está esencialmente ausente (con algunas excepciones) en el agua dulce, incluso en el lago Baikal".
La bioluminiscencia se encuentra en el mar a todos los niveles: organismos planctónicos, pelágicos y bentónicos. Algunos grupos planctónicos, como los dinoflagelados y los ctenóforos (jaleas de peine) la utilizan en la mayoría de las especies. La mayor parte de la vida marina de las profundidades utiliza la bioluminiscencia de una u otra forma. Por lo general, la emisión de luz marina pertenece al espectro de luz azul y verde, las longitudes de onda que pueden transmitirse a través del agua de mar con mayor facilidad.
Funciones de la bioluminiscencia
Para ver una lista, consulte la página web de Biolum.
Camuflaje de contraluz
En algunas especies de calamares se utiliza la bioluminiscencia bacteriana para la contrailuminación, de modo que el animal se adapta a la luz ambiental vista desde abajo. En estos animales, los órganos de luz controlan el contraste de esta iluminación para crear una coincidencia optiminal. Normalmente, estos órganos luminosos están separados del tejido que contiene las bacterias bioluminiscentes.
Atracción
Varios peces de aguas profundas, como el rape, utilizan la bioluminiscencia como señuelo para atraer a sus presas. Un señuelo colgante en la cabeza del pez atrae a los pequeños animales que están a su alcance. Algunos peces, sin embargo, utilizan un señuelo no bioluminiscente.
El tiburón cocinero utiliza la bioluminiscencia para camuflarse, pero una pequeña mancha en su vientre permanece oscura y aparece como un pez pequeño para los grandes peces depredadores como el atún y la caballa que nadan debajo de él. Cuando estos peces intentan consumir el "pez pequeño", son mordidos por el tiburón, que arranca pequeños trozos circulares de carne en forma de "cortador de galletas" de sus huéspedes.
Los dinoflagelados dan un giro interesante a este mecanismo. Cuando detectan un depredador del plancton a través del movimiento en el agua, el dinoflagelado se ilumina. Esto, a su vez, atrae a depredadores aún más grandes que consumirán al posible depredador del dinoflagelado.
Atraer a las parejas es una función importante de la bioluminiscencia. Esto se observa en las luciérnagas, que utilizan destellos periódicos en sus abdómenes para atraer a sus parejas en la época de apareamiento. En el medio marino, esto sólo se ha documentado en algunos pequeños crustáceos ostrácodos, pero puede ser bastante común.
Repulsión
Algunos calamares y pequeños crustáceos utilizan la bioluminiscencia como muchos calamares utilizan la tinta. Expulsan una nube de luminiscencia que confunde o repele a un posible depredador mientras el calamar o el crustáceo escapan a un lugar seguro. Todas las especies de luciérnagas tienen larvas que brillan para repeler a los depredadores.
Hembra de Lampyris noctiluca, la luciérnaga común.
Larva de luciérnaga
Biotecnología
Los organismos bioluminiscentes son un objetivo para muchas áreas de investigación. Los sistemas de luciferasa se utilizan ampliamente en el campo de la ingeniería genética. También se han utilizado en la investigación biomédica, para dotar a algunas células de etiquetas visibles. La luciferina puede añadirse a moléculas y células para hacerlas visibles al microscopio. "Este mercado tiene ahora un valor de unos 20.000 millones de libras. Si uno va a un hospital y se hace un análisis de sangre para medir proteínas víricas, proteínas cancerígenas, hormonas, vitaminas, proteínas bacterianas o fármacos, es casi seguro que utilizará esta técnica".
La estructura de los fotóforos, los órganos productores de luz de los organismos bioluminiscentes, está siendo investigada por los diseñadores industriales.
Representación artística del krill antártico bioluminiscente
Organismos bioluminiscentes
Esta es una lista de organismos que tienen bioluminiscencia visible:
Organismos terrestres
Animales:
- Artrópodos
- luciérnagas
- escarabajos de clicks
- gusanos luminosos
- gusanos del ferrocarril
- ciertas moscas micetofílicas
- ciertos ciempiés, como el Geophilus carpophagus.
- ciertos milpiés como Motyxia.
- un molusco terrestre (un caracol terrestre tropical)
- Quantula striata
- Anélidos
- Hongos - Un total de 71 especies son bioluminiscentes, incluyendo especies de Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema, Pleurotus.
- Setas (ver Foxfire)
- Seta Jack O'Lantern (Omphalotus olearius)
- hongo fantasma (Omphalotus nidiformis)
- Setas de miel
- Panellus stipticus
Pescado
- Rape
- Tiburón con forma de galleta
- Pez linterna
- Anguila de barril
- Pez linterna
- Pez hacha marino
- Pescado de guardiamarina
- Pineconefish
- Pez víbora
Luciérnagas
A pesar de su nombre, las luciérnagas son en realidad escarabajos que utilizan una reacción enzimática en la que interviene un compuesto químico llamado luciferina para producir su típica luz verdosa intermitente. Además de advertir a los depredadores de su toxicidad, se cree que el objetivo principal de su abdomen parpadeante es atraer a sus parejas.
Invertebrados marinos
- muchos cnidarios
- Plumas de mar
- corales
- Aequorea victoria, una medusa
- ciertos Ctenóforos o "jaleas de peine"
- ciertos equinodermos (por ejemplo, Ophiurida)
- ciertos crustáceos
- ostrácodos
- copépodos
- krill
- dos especies de chaetognatos
- ciertos moluscos
- algunas almejas y otros bivalvos
- ciertos nudibranquios, babosas de mar
- Pulpos
- Bolitaenidae
- pedir Teuthida
- Calamar colosal
- Mastigoteuthidae
- Sepiolidae
- Calamar de sobre espumoso
- Calamar vampiro
Microorganismos
- Dinoflagelados (por ejemplo, Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
- Vibrionaceae (por ejemplo, Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
- Los miembros de la familia bacteriana marina Shewanellaceae, Shewanella hanedai y Shewanella woodyi son bioluminiscentes.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la bioluminiscencia?
R: La bioluminiscencia es la producción de luz por los seres vivos.
P: ¿Cómo funciona la bioluminiscencia?
R: La bioluminiscencia funciona mediante procesos químicos, en los que la energía producida se libera en forma de luz visible.
P: ¿Qué organismos producen luz bioluminiscente?
R: Los protistas eucariotas tienen orgánulos especiales que producen luz bioluminiscente, y algunas bacterias también producen este tipo de luz.
P: ¿De dónde procede la capacidad de producir luz bioluminiscente?
R: La capacidad de producir luz bioluminiscente es una extensión del metabolismo normal; todas las reacciones químicas producen de forma natural unos pocos fotones, y cuando la producción de fotones aumenta, puede verse luz visible.
P: ¿Cuál era la función original de producir luz bioluminiscente en las bacterias?
R: La función original de producir luz bioluminiscente en las bacterias era probablemente desintoxicar el exceso de oxígeno.
P: ¿Qué son la luciferina y la luciferasa?
R: La luciferina y la luciferasa son componentes implicados en la reacción entre el ATP (adenosín trifosfato) y el oxígeno que produce un compuesto altamente quimioluminiscente (que brilla intensamente).
