Medio Ambiente

Bioluminiscencia: hágase la luz (en la naturaleza)

La bioluminiscencia, ese misterioso fenómeno en el que los organismos vivos emiten luz, ha fascinado a la humanidad durante siglos. Sin embargo, podría estar en peligro debido al cambio climático y a la contaminación lumínica.

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25
junio
2024

La primera vez que Osamu Shimomura, premio Nobel de Química en 2008, vio la luz que cambiaría su vida tenía 27 años, estrenaba su título de farmacéutico y acababa de aceptar un puesto como asistente del profesor Yoshimasa Hirata en la Universidad de Nagoya. «No sabemos nada de esto», le dijo el profesor Hirata a su nuevo asistente mostrándole la luz del crustáceo Cypridina hilgendorfii. «Solo que resplandece. ¿Le interesa averiguar por qué?».

La bioluminiscencia fascina a los investigadores desde hace siglos. En 1887, Raphael Dubois, profesor de la Universidad de Lyon, había descubierto que esta «luz de origen animal» aparece gracias a dos sustancias: una que actúa como combustible, a la que llamó luciferina (en alusión al nombre Lucifer, que significa «portador de luz») y otra que es el encendedor o catalizador, a la que llamó luciferasa.

La bioluminiscencia es la producción y emisión de luz por parte de organismos vivos. Esta capacidad se debe a las reacciones químicas que involucran a la luciferina, una molécula, y la luciferasa, una enzima. Algunas formas de vida producen luciferina por sí mismas, mientras que otras la absorben de organismos simbióticos o la ingieren. Algunos animales incluso alojan cómodamente en su cuerpo bacterias o algas que contienen luciferina.

Muchos años después, ya como investigador en la Universidad de Princeton, Shimomura descubrió la bioluminiscencia estudiando la medusa Aequorea victoria. Él y su equipo aislaron una proteína fluorescente verde (GFP) y una proteína bioluminiscente llamada aequorina de estas medusas. Al investigar cómo la aequorina emitía luz azul al unirse con el calcio, Shimomura observó que esta luz azul era absorbida por la GFP y reemitida como luz verde, descubriendo así el mecanismo de bioluminiscencia y la importancia de la GFP. Este hallazgo revolucionó las investigaciones biológicas y bioquímicas, ya que la GFP se convirtió en una herramienta fundamental para visualizar procesos celulares.

Hasta ahora, se creía que el origen más antiguo de la bioluminiscencia en los animales se remontaba a hace 267 millones de años, en unos pequeños crustáceos marinos llamados ostrácodos. Pero los orígenes de la bioluminiscencia siguen siendo oscuros. Un reciente estudio del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian en Washington señala que esta característica evolucionó por primera vez en los animales hace al menos 540 millones de años, en un grupo de invertebrados marinos llamados octocorales. De ser así, se retrasaría en casi 300 millones de años el récord anterior de la aparición más antigua de este rasgo luminoso en animales, y algún día podría ayudar a los científicos a descifrar por qué evolucionó la capacidad de producir luz.

La bioluminiscencia se manifiesta en múltiples formas en la naturaleza, y su diversidad es tan asombrosa como la cantidad de especies que la poseen. Algunos de los ejemplos más antiguos se encuentran en bacterias y hongos. Las bacterias bioluminiscentes, como Vibrio fischeri, suelen vivir en simbiosis con otros organismos marinos. En los bosques, ciertos hongos como Panellus stipticus pueden emitir un resplandor verdoso, conocido como «fuego fatuo», que añade un aire de misterio a los bosques nocturnos.

Los insectos, especialmente las luciérnagas, son quizá los ejemplos más conocidos de bioluminiscencia terrestre. Estas criaturas utilizan su luz para atraer parejas. Cada especie tiene un patrón de parpadeo único, que les permite identificar a compañeros potenciales en la oscuridad.

Las luciérnagas, algunas medusas y ciertos hongos y bacterias se caracterizan por su capacidad de producir luz

La bioluminiscencia es especialmente común en el océano. Algunas especies de medusas, calamares y peces, como el pez linterna, utilizan la luz para atraer presas o confundir depredadores. En la profundidad del océano, donde la luz solar no penetra, estas criaturas dependen de su propia luz para sobrevivir.

Hoy existen diversas aplicaciones de la bioluminiscencia que ayudan enormemente a los científicos a avanzar en sus investigaciones. Desde que fue descubierta en 1962, la proteína verde fluorescente (GFP) ha sido modificada para emitir colores en longitudes de onda diferentes y junto con proteínas derivadas de otros organismos ofrece nuevas variedades de proteínas fluorescentes, que tienen y tendrán infinidad de aplicaciones en el uso biotecnológico. Una de las áreas más beneficiadas, por ejemplo, ha sido la neurociencia. Se han podido marcar neuronas en vivo hasta con 90 colores fluorescentes, lo que permite visualizar las redes de la arquitectura neuronal de un organismo. La luz ilumina los rincones más oscuros del cerebro.

Lamentablemente, una sombra hace peligrar este maravilloso fenómeno de la naturaleza. Y las razones son varias. En primer lugar, la luz artificial hace peligrar la luz natural. La contaminación lumínica tiene un impacto negativo y significativo en la bioluminiscencia. En áreas costeras, por ejemplo, las luces de las ciudades y las embarcaciones pueden interferir con las señales bioluminiscentes de los organismos marinos, dificultando su capacidad para comunicarse, aparearse y cazar.

El cambio climático también presenta una amenaza significativa para los organismos bioluminiscentes. El aumento de las temperaturas y la acidificación de los océanos afectan a una amplia variedad de especies, incluidas aquellas que emiten luz. En tierra, el cambio climático puede afectar los hábitats de los insectos bioluminiscentes, como las luciérnagas. Las alteraciones en los patrones climáticos pueden cambiar los tiempos de apareamiento y la disponibilidad de recursos.

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