Bioluminiscencia En Invertebrados

Reacción química de la bioluminiscencia

La reacción implica la oxidación de un sustrato llamado luciferina, catalizada por una enzima denominada luciferasa. La estructura de estas sustancias varía entre los distintos grupos, pero la reacción es similar

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 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. En lugar de liberarse en forma de calor, como es habitual, se utiliza para excitar una molécula de producto que libera energía en forma de fotón.

La intensidad de esta luz es muy grande y la luminosidad se concentra en una pequeña zona del animal. La reacción química puede ocurrir ya sea dentro o fuera de la célula.

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.

Colores producidos por la bioluminiscencia

El color de la luz va desde el azul profundo, en camarones y dinoflagelados (Anexos, Figura 1)

Se puede observar del verde al azul verdoso (ostrácodos y tunicados) que es lo más frecuente, ya que es la luz que se transmite a mayor profundidad en el agua.

Del amarillo al rojo en luciérnagas, pasando por el verde o azul verdoso en ostrácodos y tunicados. (Anexos, Figura 2)

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.

Organismos Bioluminiscentes

Una adaptación interesante es que aquellos animales que tienen la capacidad de producir luz, poseen la habilidad de reconocer señales propias de su especie. Entre los factores variables se encuentran la intensidad, tamaño, tonalidad y duración del impulso. Hay animales bioluminiscentes, porque poseen órganos especiales para ello, los fotóforos (Ver Figura3).

Por otro lado en el caso de algunos peces y calamares, aunque éstos no pueden producir luz por sí mismos, se presenta un caso de simbiosis con bacterias luminosas. Este último es el caso de algunos calamares y peces. La bioluminiscencia y los cambios de coloración en Cefalópodos debieron desarrollarse en paralelo a la pérdida de la concha externa. No poseen bioluminiscencia los nautílidos actuales y es limitada en pulpos, pero bien desarrollada en Sepia y calamares. Puede depender de bacterias hospedadas en el saco de tinta y activadas por oxigenación en contacto con el agua cuando son eyectadas por el hiponomo. También las hay en glándulas próximas al saco de tinta.

Tiene lugar en diversos organismos, como ciertas bacterias y hongos, algunos dinoflagelados, cnidarios, anélidos, moluscos, artrópodos, equinodermos, tunicados y peces. La mayor parte de la bioluminiscencia que se observa en el mar es debida a los dinoflagelados, que emiten pulsos de una décima de segundo.

Los destellos luminosos también proceden de algunas especies de medusa, ctenóforos, copépodos,ostrácodos bentónicos, ofiuras, pensamientos y plumas de mar, poliquetos quetopteridos y silidos, lapas, bivalvos, tunicados,etc.

Otros insectos, larvas de insectos, anélidos, arácnidos e incluso especies de hongos se ha observado que poseen habilidades bioluminiscentes.

A continuación presentamos a los diferentes organismos encontrados que presentan el fenómeno de la biolumiscencia en su respectivo orden taxonómico:

Phyllum Cnidaria

Aurelia aurita: La medusa común, también conocida como medusa sombrilla, medusa luna o medusa platillo es una especie de medusa de la clase de los escifozoos, una de las más abundantes.

Renilla reniformis: El pensamiento del mar es notablemente bioluminiscente cuando se les molesta, debido a la interacción entre una luciferasa (Renilla-luciferina 2-monooxigenasa) y una proteína verde fluorescente, ambas moléculas que se han vuelto extremadamente importantes recientemente para la ciencia biológica moderna.

Aequorea victoria: La medusa del Pacífico Norte utiliza la proteína fluorescente verde (GFP) para emitir una bioluminiscencia que asusta a sus potenciales predadores.

Phyllum Ctenophora:

Mnemiopsis leidyi: Medusa peine

Phyllum Annelida

Chaetopterus: Es un género de gusanos poliquetos marinos que vive en un tubo se construye en los sedimentos. Los miembros del género no tienen órganos para detectar la luz y vivir toda su vida adulta en los sus tubos enterrados. A pesar de esto, los miembros conocidos de los géneros exhiben fuerte bioluminiscencia. Cuando el gusano se altera en su casa se mueve hasta el final del tubo lejos de la perturbación y cerca de la perturbación que emite su moco de alimentación con cristales que exhiben azul luminiscencia

Phyllum Arthropoda

Vargula hilgendorfii: Llamado luciérnaga de mar, es una especie de crustáceos ostrácodos. Es el único miembro del género Vargula que habitan en aguas japonesas.

V. hilgendorfii es conocida por su capacidad bioluminiscente. Produce una luz de color azul por una reacción química especializada de la luciferina la cual actúa de sustrato y la enzima luciferasa.

Pyrophorus noctilucus: Estos escarabajos son bioluminiscentes por medio de dos órganos luminiscentes de luz en las esquinas posteriores del protórax, y una amplia zona en la parte inferior del primer segmento abdominal. Su bioluminiscencia es similar a la de otro grupo de escarabajos, las luciérnagas, aunque clic escarabajos no parpadean, pero permanecen constantemente brillante (aunque pueden controlar la intensidad, por ejemplo, se vuelven más brillantes cuando es tocado por un depredador potencial). También las larvas y las pupas tienen órganos de luz y los huevos son demasiado luminoso.

Lampyris noctiluca: Estos escarabajos utilizan su bioluminiscencia de atraer compañeros. Las hembras adultas son famosos principalmente por su brillo, aunque todas las etapas de su ciclo de vida son capaces de brillar intensamente.

Phosphaenus hemipterus: La luciérnaga corto alado o menor luciérnagas, es un escarabajo de la familia Lampyridae

Arachnocampa luminosa: Tanto el larval etapa y el Imago son luminiscentes . La especie es conocida por habitar en cuevas húmedas, grutas y lugares protegidos y húmedos en los bosques. Su nombre es titiwai , que significa "proyectado sobre el agua".

Lucihormetica luckae: La luz de la se produce gracias a una bacteria simbiótica que vive en las depresiones del cuerpo de la cucaracha sistema que representa la estructura con mayor especialización de todos los insectos bioluminiscentes conocidos.

Ostracoda: Son una clase de crustáceos de muy reducido tamaño, muchas veces microscópicos (normalmente entre 0,1 y 2 mm). Se conocen unas 13.000 especies actuales y se estima que se han descrito 65.000 especies fósiles (tantas como crustáceos actuales conocidos).Producen bioluminiscencia frente a depredadores.

(Investigación publicada en la revista Naturwissenschaften)

Phyllum Mollusca

Latia neritoides: El único animal de agua dulce que tiene bioluminiscencia es un gasterópodo pulmonado nativo de Nueva Zelanda.

Pholas dactylus: Es una especie de almeja luminiscente, al igual que las especies género Pholas, que se distribuye en la costa del Pacífico de América del Sur. Plinio hablaba de la luminiscencia en las bocas de las personas que comían Pholas y de tal importancia es este fenómeno incluso dijo, que el primer rey de Escocia había ganado su trono por cosumir estas almejas.

A finales de siglo XIX fisiólogo el francés Raphaël Dubois estableció el sistema luciferina-luciferasa en el bivalvo bioluminiscente Pholas dactylus

Watasenia scintillans: Conocido como el calamar enope espumoso o calamar luciérnaga, es una especie de calamar en la familia Enoploteuthidae . Es la única especie en el género Watasenia.Phyllum Echinodermata.

Chiroteuthidae: Algunas especies (excluyendo Planctoteuthis ) son bioluminiscentes , con fotóforos (órganos productores de luz) de forma variable presente en la superficie interna de los brazos ventrales, en la superficie ventral de los ojos (uno a tres parches o bandas), en la bolsa de tinta.

Taningia danae: En 2005, un equipo de investigación japonés encabezado por Tsunemi Kubodera logró grabar un T. danae en su hábitat natural por primera vez. El vídeo, filmado en aguas profundas frente a Chichi-jima, en el norte del Océano Pacífico, muestra un T. danae emitiendo destellos cegadores de luz de fotóforos con sus brazos, ya que así ataca a sus presas. Se cree que este calamar utiliza los destellos brillantes para desorientar a la presa potencial. Estos destellos también pueden servir para iluminar a la presa para hacer más fácil la captura. También se especula que los utilicen como cortejo en el apareamiento.

Heteroteuthis dispar: puede secretar moco bioluminiscente de las glándulas cerca de la bolsa de tinta. Esto puede ser liberado en el agua a través del embudo y se cree que la nube resplandeciente es para cegar o confundir a los depredadores durante el tiempo suficiente para

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