Bioluminiscencia

Se conoce como bioluminiscencia a la producción de luz de ciertos organismos vivos. El nombre es una palabra híbrida, originada del griego bios que significa "vivo" y del latin lumen que significa "luz". esto se genera como consecuencia de una reacción química, en la cual una sustancia bioquímica, la luciferina, sufre una oxidación que es catalizada por el enzima luciferasa. Se trata de una conversión directa de la energía química en energía luminosa.Es un fenómeno muy extendido en todos los niveles biológicos: bacterias, hongos, protistas, unicelulares, celéntereos, gusanos, moluscos, cefalópodos, crustáceos, insectos,
equinodermos, peces

¿Qué reacción química la produce?

La bioluminiscencia es un fenómeno que ha sido explorado por una variedad  de organismos. Para que esta reacción química ocurra es necesaria la presencia de una proteína denominada luciferina, la enzima catalizadora luciferasa, oxígeno molecular y ATP (Trifosfato de adenosina), sustancia capaz de generar la energía necesaria para que se dé la reacción.

El proceso es como sigue: el oxígeno oxida la luciferina, la luciferasa acelera la reacción y el ATP proporciona la energía para que ésta se convierta en una nueva sustancia (luciferina oxidada). En este último proceso se libera el exceso de energía en forma de luz. La intensidad de esta luz es muy grande y la luminosidad se concentra en una pequeña zona del animal, por lo que es muy notable en noches obscuras.

La reacción completa se produce en menos de un milisegundo y se mantiene mientras el organismo permanezca excitado. Según las distintas especies de animales la composición química de la luciferasa y de las luciferinas varía, lo que produce colores distintos.

Se puede observar del verde al azul, que es lo más frecuente, ya que es la luz que se transmite a mayor profundidad en el agua. Aunque se observa también del rojo o al ámbar, en menor medida ya que el color rojo se absorbe rápidamente en el agua y pocos organismos marinos tienen la capacidad de percibir ese color.

A diferencia de la mayoría de las reacciones químicas no produce calor como producto secundario y genera suficiente luz como para ser detectada. Sin embargo, aunque la estructura química de las luciferinas involucradas es diferente, dependiendo del organismo al que pertenezcan, la reacción química para todos los casos es muy similar.

Principales productores

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 abisalde 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 baltico vibrium balticum. Otras muchas bacterias bioluminiscentes viven como parásitos o en simbiosis con otros animales.

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 o unicelulares  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.

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 oscuro.

Cuando los dinoflagelados flotan, el movimiento del agua que los rodea genera en ellos una simulación mecánica, la que a su vez envía impulsos eléctricos al interior del organismo: hacia una vacuola que contiene abundantes protones.

Dichos impulsos son los encargados de abrir los canales cargados de voltaje que conectan la vacuola a cavidades localizadas en la membrana, las que se conocen como scintillons. Los canales llevan los protones desde la vacuola hasta las scintillons.

Galeria de imagenes bioluminiscientes: