Los organismos que brillan
¿Sabías que existen en la naturaleza organismos capaces de emitir luz como si de lámparas se tratase?
Esta es una condición que se denomina bioluminiscencia. A nivel biológico, desempeña un papel fundamental para las especies que lo presentan y para su supervivencia. De cualquier modo, más allá de su función en la naturaleza, esta habilidad puede ser utilizada por el ser humano para fines muy concretos, sobre todo en el ámbito de la investigación en biología molecular.
En la naturaleza, esta característica se ha conservado evolutivamente sobre todo en bacterias, en organismos marinos, en hongos y en insectos terrestres, con diversos propósitos, entre los que cabe mencionar la caza de presas suculentas, disuadir a los depredadores, o bien la búsqueda de pareja.
¿Cómo producen bioluminiscencia los seres vivos?
La bioluminiscencia puede producirse a través de dos principales vías diferentes. Por un lado, estarían aquellos organismos que codifican en su genoma enzimas luciferasas, que utilizan luciferina como sustrato consumiendo ATP para emitir luz. Por otro, existen otros organismos que presentan su actividad bioluminiscente mediante fotoproteínas (como es el caso de la GFP, la Green Fluorescent Protein), en las que el cromóforo (el agente que emite luz) forma parte de la proteína en sí y la bioluminiscencia se produce debido a cambios en el entorno de la misma.
Algunos ejemplos de criaturas bioluminiscentes
Es interesante mencionar a algunas especies concretas que presentan la condición de la bioluminiscencia. Por ejemplo, tenemos a las famosas luciérnagas, escarabajos (sí, efectivamente, las luciérnagas son escarabajos) miembros de la familia Lampyridae. Tanto las larvas como los adultos son capaces de emitir luz mediante la acción de una luciferasa alojada en un órgano del abdomen. Lo más habitual es que estos animales utilicen su bioluminiscencia para los cortejos nocturnos.
Por otro lado, tenemos a los peces abisales, como los peces linterna, que presentan una protuberancia, denominada fotóforo, donde alojan bacterias bioluminiscentes que viven en simbiosis con el pez. Del mismo modo que ocurre con las luciérnagas, la bioluminiscencia es producida mediante una enzima luciferasa. En estos casos, los peces emiten un impulso nervioso que estimula a las bacterias contenidas dentro de la protuberancia para que emitan los pulsos de luz. El fotóforo en definitiva atrae a las presas de los peces linterna y les ayuda a cazar.
Otros organismos marinos que pueden emitir bioluminiscencia son algunos animales diblásticos como los cnidarios y los ctenóforos. Por un lado, tenemos el ejemplo de Aequorea victoria, una medusa en la que se descubrió la proteína verde fluorescente, que requiere del aporte iones de calcio para poder ejercer su función. En cuanto a los ctenóforos, a partir de unas células denominadas fotocitos, se produce esta reacción bioluminiscente.
Podría continuar nombrando organismos, pero este artículo se haría interminable. De hecho, en casi todos los reinos existen organismos con estas propiedades.
La bioluminiscencia al servicio de la biotecnología
Si bien esta cualidad puede resultar muy llamativa para cualquier reportero de documentales, no se queda en ser una atracción para los curiosos. Existen diversas aplicaciones biotecnológicas de la bioluminiscencia que ayudan enormemente a los científicos a avanzar en sus investigaciones.
En general, los genes que codifican las proteínas involucradas en esta condición se utilizan como genes reporteros, ayudando entre otras cosas a localizar de forma rápida y visual dónde se está expresando un gen introducido mediante transgénesis y bajo el mando del mismo promotor.
La bioluminiscencia producida por bacterias a través de la luciferasa, está muy conservada evolutivamente hablando y todos los genes necesarios para esta condición se codifican en el operón luxCDABEG. Un operón no es otra cosa que un cluster de DNA donde se agrupan varios genes regulados por un mismo promotor (donde se unen factores que regulan la transcripción de un gen o grupo de genes de ADN a ARN, y por ende, su expresión en la célula).
Teniendo en cuenta que toda la maquinaria implicada en la bioluminiscencia bacteriana se conoce y está reunida bajo un mismo operón, la transgénesis para transferir a un organismo de otra especie la cualidad de la bioluminiscencia resulta bastante sencilla. Esto implicaría además que no sería necesario administrar luciferina de forma exógena, que en muchos organismos, como las plantas, resulta bastante complicado.
Las bacterias modificadas genéticamente mediante bioluminiscencia pueden ser utilizadas en toxicología para determinar la presencia de sustancias contaminantes. De este modo, observando directamente la presencia de bioluminiscencia, se puede estimar la supervivencia bacteriana. En otras palabras, si existe un contaminante que mata a las bacterias, esto se verá reflejado en unos niveles más bajos de fluorescencia.
¿Plantas-lámpara? Todo puede ser posible
Otra cuestión que seguro te sorprenderá es la creación de plantas autoluminiscentes como una alternativa sostenible para iluminar sin utilizar electricidad. Se sabe que la bioluminiscencia procedente de bacterias provoca toxicidad en las plantas, y además, como la clorofila absorbe la luz azul (color en que emite la luciferasa bacteriana), el nivel de luminiscencia es reducido. Por este motivo se ha recurrido a la bioluminiscencia fúngica, que parece ser más segura y producir un efecto mucho más patente ¿Serán nuestras ciudades del futuro iluminadas por plantas vivientes como ocurre en las películas de Avatar?
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