Organismos BIOLUMINISCENTES que brillan ★

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Los phytoplankton hacen brillar el mar de estrellas en la isla Vaadhoo, Maldivas.

Hemos visto en imágenes fenómenos bellísimos que nos ha llamado mucho la atención: una playa en la noche con un mar muy brillante o bosques llenos de luciérnagas. Quizás algunos lleguen a pensar que se trata de una edición de imagen, pero la verdad es que es un fenómeno completamente natural que nos regala un espectáculo brillante gracias a los organismos bioluminiscentes.

 


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Diferencia entre fluorescencia y bioluminiscencia

 

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En la imagen se observan diferentes tipos de bioluminiscencia dado por diversos organismos. Fuente: 1.bp.blogspot.

Los organismos vivos capaces de generar fluorescencia son aquellos que reproducen luz absorbiendo ondas lumínicas y liberando ondas de mayor longitud.

Mientras que los organismos que funcionan con bioluminiscencia emiten luz por la transformación de energía química en energía lumínica.

 

 

¿Por qué algunas playas brillan?

 

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Los phytoplankton hacen brillar el mar de estrellas en la isla Vaadhoo, Maldivas.

Este fenómeno de de ambientes bioluminiscente en las playas, por ejemplo, es desencadenado por la presencia del fitoplancton bioluminiscente el cual, al chocar las moléculas de agua, específicamente las olas, con el organismo, induce a que se produzcan los impulsos eléctricos necesarios para la liberación de protones que se encuentran dentro del fitoplancton y, que a su vez, inducen a la liberación de la luciferina.

Dentro de la luciferina, hay una enzima llamda luciferasa cuya función es la oxidación del pigmento de luciferina por medio de la acción de ATP (molécula de energía principal de los seres vivos), lo que permite la liberación de la luz. Pero el tono de la luz liberada variará con la naturaleza química de la luciferina, ya que no todos los animales bioluminiscentes tienen los mimos colores de fluorescencia.

Las luciérnagas, unos animales muy brillantes

 

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Las luciérnagas son los animales brillantes por excelencia. Fuente: biostreet.me

En el caso de la luciérnaga, se utiliza el ácido úrico, ya que estamos hablando de insectos terrestres y no del fitoplancton que necesita el choque de las moléculas de agua. Como ya especificamos, los mecanismos de bioluminiscencias son un poco diferentes en cada caso.

La manera en que las luciérnagas generan luz comienza en el segmento abdominal, donde al chocar la brisa de aire sobre el abdomen, éste reacciona con la luciferina. La dependencia de la cantidad de ATP es proporcional a la cantidad de luminiscencia que desprenda el insecto.

¿Qué hace especial a los dinoflagelados como es el fitoplancton en la emisión de luz, de los insectos terrestres?

 

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En la imagen se observan distintos tipo sde dinoflagelados. Fuente: Avances en el estudio de los dinoflagelados (Dinophyceae) con la filogenia molecular (Fernando GómezDavid MoreiraPurificacion Lopez-Garcia).

En el caso de los dinoflagelados se necesita la presencia de la luciferina-proteína de unión (homodímero dependiente del pH), cuyo valor específico se ubica en un pH de 8, para que la unión con la luciferina sea estable, ocurriendo la reacción en el Scintillone (organela que contiene tanto a la luciferina como la luciferasa).

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Ejemplo de curstáceo que brilla. Fuente: fici.sme.sk

Dependiendo del organismo biológico, encontraremos dos tipos de bioluminiscencia: una intracelular y otra extracelular. En el caso de los dinoflagelados, la bioluminiscencia será intracelular ya que la emisión de la luz proviene del interior del organismo y se proyecta a través de la membrana. En el caso de la bioluminiscencia extracelular, la reacción luciferina-luciferasa ocurre fuera del organismo, como en el caso de los crustáceos.

Animales marinos, bacterias y hongos que brillan

 

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La medusa es el animal marino brillante por excelencia. Fuente: fomentoterritorial-eficienciaenergetica.

El fitoplancton no es el único animal marino bioluminiscente. En la biología encontraremos animales como la medusa arcoíris, el Krill, la medusa gelatina de cristal, y el pez linterna, al igual que bacterias marinas como es el caso de Vibrio harveyi.

 

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La bacteria Vibrio harveyi también causa mares brillantes. Fuente: Quora

Para las especies de bacterias marinas como la Vibrio harveyi, se sabe que la regulación genética de la bioluminiscencia se da por el operon luxCDABE compuesto de estructuras necesarias para la codificación de la luciferasa.

En el caso de las bacterias los estudios demuestran que es necesario Quorum sensing, ya que el fenómeno de la luminiscencia se da únicamente cuando la densidad poblacional de las bacterias es el suficiente, no como en el caso de la luciérnaga que la luminiscencia depende únicamente del insecto.

 

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Mycena chlorophos Fuente: flickr.

También llama la atención la bioluminiscencia de los hongos, uno muy particular es el Mycena chlorophos, un hongo que se ubica geográficamente en países de Asia subtropical, cuya bioluminiscencia es de color verde.

Se estima que la bioluminiscencia que emiten los hongos, es utilizada para su reproducción atrayendo insectos en la noche para que estos dispersen sus esporas.

 Bioluminiscencia a favor del bienestar humano

 

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El uso de la luciferina y luciferasa en la indutria farmacéutica podría revelar la presencia o no de un agente en específico. Fuente: Correo Farmacéutico.

Por increíble que parezca, la utilización de la bioluminiscencia bacterial se ha enfocado de unos años para acá en el reconocimiento de toxicidad, análisis de medicamentos, estudio del funcionamiento, proteico debido a que las luciferasas reportan una alta sensibilidad y ausencia de toxicidad. Así que han sido un componente importante en las prácticas científicas.

Uno de sus usos es para detectar el reconocimiento de agentes tóxicos, para el cual se utiliza la observación del decaimiento de la bioluminiscencia cuando los organismos son expuestos a los agentes dañinos. Lo que ha dado pie para su utilización en la lucha contra el cambio climático. 

Bosques que brillan en la oscuridad

 

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Bosque “El Santuario de las Luciérnagas” en México.

Sabemos que, en muchos bosques cálidos, puede haber presencia de luciérnagas, pero hay uno muy particular ubicado en Tlaxcala México, que se llama El Santuario de las Luciérnagas, el cual es llamativo por la cantidad de luciérnagas que hay en los meses entre Julio y Agosto.

Desafortunadamente en la actualidad hay reportes donde alertan de cambio de patrón de comportamiento y reducción de la bioluminiscencia en la luciérnagas.

 


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Conclusión

 

A pesar de que en globo contamos con numerosos sitios donde podemos observar fenómenos de este estilo, la parte triste de la historia es que el cambio climático ha afectado el comportamiento de estos animales. De hecho, el contacto de agentes tóxicos con estos animales no solo puede inducir a su desaparición como especie, sino que también estos agentes son capaces de que los animales reduzcan su capacidad de emitir energía lumínica y por tanto, un decaimiento en su capacidad de reproducirse y atraer alimento. ¿Estaremos dispuestos a apagar la luz que la naturaleza nos regala?

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