BIOLUMINISCENCIA

                     BIOLUMINISCENCIA

 O 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". Es un fenómeno muy extendido en todos los niveles biológicos, principalmente en las especies marinas, como algunas especies de Medusas, y bacterias que dan un espectáculo muy especial a las olas en la noche.y en los  bosques con la iluminación de miles de luciérnagas

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 generan 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.

Formas de brillar

Brillo de una luciérnaga

Las luciérnagas sintetizan la sustancia denominada luciferina que es oxidada con la ayuda de la enzima, la luciferasa. Esta reacción es altamente eficaz, prácticamente sin perdida de energía.

Brillo de una medusa

Las medusas fluorescentes son probablemente la suma de la sofisticación en bioluminiscencia. Poseen una proteína capaz de recibir luz de alta energía (normalmente en el rango del UV) denominada GFP (Green Fluorescence Protein) que emite fluourescencia en el rango de la luz verde.

Las medusas no son los únicos seres marinos bioluminscentes, se cree que más del 90% de las especies animales de la porción media y abisal del océano emiten algún tipo de bioluminiscencia.

Tipos de bioluminiscencia

Bioluminiscencia intracelular

La bioluminiscencia intracelular es generada por células especializadas del propio cuerpo de algunas especies pluricelulares o unicelulares (como dinoflagelados) 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.

Función

Existen distintas hipótesis con respecto, a cual es la función de la bioluminiscencia, muchas de ellas aún por confirmar. Fundamentalmente se pueden agrupar en funciones de alimentación, defensa y reproducción.

Algunos peces, calamares e insectos, utilizan su capacidad bioluminiscente como carnada con el propósito de atraer a sus presas y obtener su alimento. Sin embargo, otros como en el caso de la familia de peces Malacosteidae, los géneros, (Malacostus, Aristostomias y Pachystomias), poseen fotóforos especiales que emiten luz roja. Los utilizan como linterna para alumbrar sus presas en las profundidades marinas. Por otro lado, para escapar de los depredadores, ciertos peces, calamares y camarones, utilizan su propia luz, como trampa para confundir al atacante en horas diurnas, camuflándose con el brillo solar y difuminando así su propia sombra.

Por último, en su función de reproducción, el ejemplo más conocido es el de las luciérnagas, Lampyris nocticula, que intercambian destellos entre machos y hembras con el fin de facilitar su reconocimiento y atraer la pareja para el apareamiento. De este modo evitan la confusión entre las distintas especies, pues emiten sus luces en longitudes de onda y frecuencias diferentes. Sin embargo, esta “llamada amorosa” ha sido adoptada por especies del género Photuris, que depreda los machos que atrae de otras especies de luciérnagas. En algunos animales marinos, como los poliquetos, los machos atraen a las hembras centelleando. Como resultado se forman enjambres enormes para el acoplamiento. En los representantes del reino Fungi, ciertos hongos, como la Armillaria mellea, emiten luz intensa con el fin de atraer insectos que ayuden a la dispersión de sus esporas.

Existen viales de bacterias luminiscentes como Vibrio fischeri liofilizadas(Biofix-Lumi)  (NNRlB-11177), para el análisis de aguas residuales,extractos acuosos, lexiviados, agua dulce subterránea, etc Según Norma DIN EN ISO 11348.

Si hacemos uso de la Ingeniería genética, se pueden aislar e implantar los genes responsables de la Bioluminiscencia en el genoma de plantas, esto abre una amplia gama de posibilidades para los ambientalistas, ya que se podrían producir árboles luminiscentes para la iluminación de la ciudad sin el gasto de energía.

Existen muchas aplicaciones que apenas estamos dilucidando y que definitivamente van a cambiar, nuestra forma de vida 

Yen-Hsun, dijo en una entrevista con Chemistry World: “En el futuro, los bioLED podrían ser utilizados para que los árboles a las orillas de las carreteras iluminen la noche. Esto ahorrará energía y absorberá el CO2, mientras que la luminiscencia del bioLED hará que el cloroplasto lleve a cabo la fotosíntesis”.

Carlos Rodriguez G

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