Bioluminiscencia

Se conoce como bioluminiscencia a la producción de luz de ciertos organismos vivos. Es un fenómeno muy extendido en todos los niveles biológicos: bacterias, hongos, protistas unicelulares, celentéreos, gusanos, moluscos, cefalópodos, crustáceos, insectos, equinodermos, peces.

Conocimientos adicionales recomendados

Guía de técnicas básicas de medición en el laboratorio

Cómo realizar un pesaje correcto

Procedimientos normalizados de trabajo (PNT) para la comprobación de balanzas

Distribución

La bioluminiscencia es un fenómeno relativamente frecuente en bastantes especies marinas; las últimas estimaciones consideran que hasta un 90 % de los seres vivos que habitan en la porción media y abisal de los mares podrían ser capaces de producir luz de un modo u otro. En hábitats terrestres la bioluminiscencia no es tan común. La luz emitida por el pescado o la carne en descomposición se debe a bacterias mientras que la de la madera muerta se debe tanto a bacterias como a los micelios de ciertos hongos. En el mar existen bacterias libres como Bacterium phosphorescens (Fischer, 1888) o la especie del Mar Báltico Vibrium balticum. Otras muchas bacterias bioluminiscentes viven como parásitos o en simbiosis con otros animales.

Recientemente (25 de enero de 2005) fue fotografiada, a través de un satélite de la NASA, una extensa zona bioluminiscente en el Océano Índico, confirmando la existencia del Mar de ardora

Funciones

En algunas especies sirve como referencias sexuales y ayudas en el emparejamiento (el caso de las luciérnagas); en otras funcionan a modo de cebo (como en el caso de algunos pejesapos) y en otras como defensas para confundir a los depredadores (algunos cefalópodos y gusanos del género Phrixothrix). Sin embargo la función de la bioluminiscencia, que en ocasiones supone un consumo importante de la energía del organismo, no parece tener un objetivo definido, no siempre es claro.

Tipos de bioluminiscencia

Puede hablarse de tres tipos principales de bioluminiscencia: la intracelular, la extracelular y la de bacterias simbióticas.

Bioluminiscencia intracelular

La bioluminiscencia intracelular es generada por células especializadas del propio cuerpo de algunas especies pluricelulares y cuya luz se emite al exterior a través de la piel o se intensifica mediante lentes y materiales reflectantes como los cristales de urato de las luciérnagas o las placas de guanina de ciertos peces. Este tipo de luminiscencia es propia de muchas especies de calamar y de dinoflagelados, en especial del género Protoperidinium.

Bioluminiscencia extracelular

La bioluminiscencia extracelular se da a partir de la reacción entre la luciferina y la luciferasa fuera del organismo. Una vez sintetizados, ambos componentes se almacenan en glándulas diferentes en la piel o bajo esta. La expulsión y consecuente mezcla de ambos reactivos en el exterior producen nubes luminosas. Este tipo de luminiscencia es común a bastantes crustáceos y algunos cefalópodos abisales.

Simbiosis con bacterias luminiscentes

Este fenómeno se conoce sólo en animales marinos tales como los celentéreos, gusanos, moluscos, equinodermos y peces. Parece ser el fenómeno de luminiscencia de origen biológico más extendido en el reino animal. En diversos lugares del cuerpo los animales disponen de pequeñas vejigas, comúnmente llamadas fotóforos, donde guardan bacterias luminiscentes. Algunas especies producen luz continua cuya intensidad puede ser neutralizada o modulada mediante diversas estructuras especializadas. Normalmente los órganos luminosos están conectados al sistema nervioso, lo que permite al animal controlar la emisión lumínica a voluntad.

La relación entre la bacteria Vibrio fischeri y el calamar sepiólide Euprymna scolopes es un sistema que sirve como modelo de simbiosis en el laboratorio. En su fase juvenil, el Euprymna scolopes posee una serie de apéndices recubiertos de mucosidad alrededor de su órgano luminoso con los que recoge bacterias Vibrio fischeri del entorno marino. Cuando la cantidad es suficiente, los apéndices mueren al tiempo que el órgano luminoso madura en un proceso fisiológico que se ha asociado con la aparición de la citotoxina traqueal.ala

Origen

De momento, el origen del fenómeno de la bioluminiscencia está sujeto a conjeturas.

William McElroy y Howard Seliger, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, postulan la siguiente hipótesis sobre el origen de la luminiscencia bacteriana: durante los tres primeros cuartos de la historia biológica terráquea las formas de vida dominantes eran bacterias anaerobias. La llegada de las cianobacterias alteró el medio al generar éstas, como producto excretado por la acción de la fotosíntesis, cantidades masivas de oxígeno nocivo para las bacterias. Con el fin de librarse de la toxicidad del gas, las bacterias podrían haber sufrido con el tiempo adaptaciones metabólicas de entre los cuales los fenómenos de bioluminiscencia de ciertas bacterias serían restos que se han mantenido hasta hoy.

Producción de la bioluminiscencia

La producción de bioluminiscencia en los animales es un proceso químico complejo en el que la oxidación de un sustrato de proteína luciferina es catalizado por la enzima luciferasa. La luciferina acompañada de la enzima luciferasa, la molécula energética ATP y el oxígeno genera la luz bioluminiscente. La combinación entre la luciferina y el oxígeno provoca la oxidación de la luciferina dando lugar a la oxiluciferina. Esta reacción necesita del ATP para generar moléculas de oxiluciferina en estado excitado. Posteriormente los átomos de oxiluciferina vuelven a su estado fundamental generando luz visible. Esta reacción se produciría en todos los casos sin la necesidad de la presencia de la luciferasa, sin embargo en el mundo animal la bioluminiscencia debe producirse en cuestión de segundos ya que en la mayoría de casos se usa como sistema de defensa. Por esa razón se requiere la enzima luciferasa que hace que la reacción sea mucho más rápida.

Por otro lado cabe destacar que la luciferina cambia según el organismo. Esa es la razón de que el color de la luz que se produce en la bioluminiscencia sea diferente según la especie. En todas las especies animales investigadas hasta hace poco tiempo, los colores se encontraban en la sección visible del espectro y siempre va del verde al azul. Cuando se observaban otros colores se debían a la alteración del tono original mediante diversos órganos que actuaban como filtros o superficies reflectantes distorsionadoras. Sin embargo, recientemente se han descubierto especies como en la medusa abisal Periphylla periphylla que puede producir tonalidades rojizas.

La radiación bioluminiscente se compone habitualmente de entre un 80% y un 90% de luz fría y entre un 10% y un 20% de emisión de calor, aunque hay ciertos estudios que hacen estimaciones cercanas al 100% de luz fría.

Véase también

• Aequorea victoria

Enlaces externos

• The Glow en español
• El bioensayo de Luminiscencia, con la bacteria marina Photobacterium phosphoreum: la disminución de luz, se usa como indicador de la medida de ecotoxicidad en español