AlbaCiencia

Lámparas animales: el secreto de la fluorescencia.

La bioluminiscencia es el fenómeno de emisión de luz producida por sistemas vivos tales como animales, plantes, bacterias o células. Un fenómeno que popularizó la ficción cinematográfica Avatar con multitud de organismos vegetales que hacían uso de este mecanismo para comunicarse entre individuos de la misma o diferente especie.

Nada lejos de la realidad pues la bioluminiscencia es un fenómeno que sucede en la naturaleza con más asiduidad de la que nos creemos. Antes de entrar en detalles, vamos a tratar de explicar el principio físico en el que se basa la emisión de luz y a continuación podremos entrar en detalles biológicos.

 

Cala tropical donde migran grandes bancos de medusas con propiedades bioluminiscentes.

Un fotóforo para iluminarlos a todos.

Para producir luminiscencia necesitamos antes de nada una molécula que sea capaz de absorber y emitir luz: un fotóforo. Ésta molécula será capaz de excitarse cuando es foco de la radiación electromagnética, es decir, un haz de luz de una longitud de onda determinada que es capaz de incidir sobre los electrones de la molécula.

Los electrones de la molécula que recibe la radiación se encuentra, normalmente, en un estado energético bajo – podríamos decir que están relajados- de manera que cuando la radiación incide sobre ellos se excitan y absorben la energía de la radiación. Una vez llegados a este punto, si la energía que absorben los electrones relajados es suficientemente grande podrán saltar al nivel de energía inmediatamente superior y transformarse en partículas excitadas.

Éstas partículas excitadas se relajan con el tiempo de forma natural y esta relajación es radiativa: se relajan emitiendo luz. La luz que emiten siempre es a una longitud de onda mayor, por lo que podemos jugar en el espectro del visible tal que un electrón que absorba luz solar puede emitir luminiscencia en un color determinado. Dependiendo de la velocidad de relajación el proceso lo llamaremos fluorescencia – relajación rápida- o fosforescencia -relajación lenta-.

La luciérnaga y su aplicación molecular en la Bioquímica moderna.

Ésta familia de coleópteros – que agrupa bajo el nombre de luciérnaga a más de 2000 especies diferentes – ha aportado uno de los métodos más relevantes de finales del siglo pasado en el campo molecular.

La luciérnaga cuenta con una enzima muy peculiar que se expresa en su cola, la luciferasa. La luciferasa es una proteína que oxida la luficerina, su sustrato, para emitir luz con el gasto energético que ello comporta.

La llegada de la luciferasa al laboratorio tiene que ver con los métodes de detección de fluorescencia. El gen de la luficerasa se puede expresar de forma recombinante  y administrar de forma exógena su sustrato para medir los niveles de radiación y la localización en distintos tipos celulares o bien en distintos órganos. Es muy útil para hacer el seguimiento cuando expresamos la luciferasa en unida covalentemente – fija – a otras proteínas que queremos evaluar y rastrear ya que seguir la luz es relativamente fácil.

Cabe aclarar que, si bien hemos dicho que la luciérnaga cuenta con luciferasa en su cola, esta enzima no es expresada directamente por su genoma sino por bacterias luminiscentes que viven en su cola en una harmonía perfecta –simbiosis-.

Bioluminiscencia en la naturaleza.

Algunos cefalópodos abisales son capaces de producir bioluminiscencia pero ¿Para qué la usan?

-          Atraer a presas. La curiosidad mató al gato… También al pez abisal que se perdió a 6 km de la superficie marina y se acercó a comprobar que era aquella lucecita intermitente…

-          Distinguir entre machos y hembras. La intensidad de luz producida viene directamente regulada por la capacidad de sintetizar luciferasa y la cantidad de esta proteína es un claro dimorfismo sexual entre machos y hembras.

-          Confundir a depredadores. También es una buena manera de asustar a aquellos depredadoresque se mueven en la oscuridad absoluta del fondo oceánico.

Luciérnagas y otros insectos.

-          Aparearse. Algo así como la danza del apareamiento de muchos otros animales, como pájaros tropicales. Como ya hemos dicho hay más de 200 especies diferentes de luciérnagas y cada especie sólo puede aparearse con otro miembro de la misma. Así los machos de cada especie tienen un patrón de encendido/apagado característico para encontrar a la hembra de la especie que le corresponde.

¿Bioluminiscencia para un futuro sostenible?

Antes de cerrar el artículo no os podíais perder el proyector Growing Plant -http://www.glowingplant.com/ – desde donde se distribuyen semillas con el gen de la luciferasa que pueden emitir luz en el rango del visible y que pretende utilizarla en un futuro próximo como fuente de luz natural en ciudades y otras zonas iluminadas. ¿Estamos ante un sustituto natural de las farolas?

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *


+ 4 = six

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Post Navigation