Es uno de los signos por excelencia del verano en algunas partes de Estados Unidos: luciérnagas titilando en la noche. La capacidad de las luciérnagas para producir su propia luz se llama bioluminiscencia y se encuentra en animales, bacterias y hongos seleccionados de todo el mundo. La mayoría de estas criaturas viven en cuevas u océanos. Pero unos pocos viven donde los humanos pueden verlos, incluidas las más de 2.000 especies de escarabajos que componen la familia de las luciérnagas.
Entonces sabemos cómo se llama el efecto. Pero, ¿cómo crean las luciérnagas (familia Lampyridae), también llamadas luciérnagas, estas deslumbrantes exhibiciones?
La clave de su luz es una reacción química basada en un compuesto llamado luciferina, dijo Timothy Fallon, genetista bioquímico de la Universidad de California en San Diego.
La luciferina produce luz al perder electrones, un proceso llamado oxidación, en presencia de trifosfato de adenosina (ATP), una molécula que proporciona energía a las células, y magnesio. Esta reacción está mediada por la enzima luciferasa. Las luciérnagas tienen órganos luminosos en el abdomen donde se producen estas reacciones, que contienen una capa de ácido úrico cristalizado que ayuda a reflejar y potenciar la luz. Este sistema de uso de luciferina y luciferasa ha evolucionado de forma independiente varias veces en animales bioluminiscentes, incluido otro grupo de escarabajos luminosos llamados Sinopyrophoridae.
Sólo en los últimos cientos de años los científicos han comenzado a comprender cómo algunos seres vivos pueden producir luz. Una de las primeras personas en avanzar en este sentido fue un miembro de la Royal Society de Oxford del siglo XVII que descubrió que el aire era esencial para que un hongo bioluminiscente brillara. De hecho, el oxígeno es uno de los principales ingredientes de la bioluminiscencia de las luciérnagas.
El resplandor comienza temprano para las luciérnagas. Las pupas, e incluso los huevos, pueden producir luz, posiblemente como señal a los depredadores de que no serán buenos para comer, ya que algunas de ellas son venenosas debido a sustancias químicas llamadas lucibufaginas, que sintetizan a partir de su dieta. Cuando las luciérnagas han terminado de metamorfosearse y llegan a la edad adulta, fabrican nuevos órganos de luz. Pero el sistema general es el mismo: la luz proviene del interior de células especiales que se encuentran en los órganos luminosos de la parte inferior de algunas luciérnagas, volviéndolas amarillas, naranjas, verdes o incluso azules.
Estas células están repletas de luciferina y luciferasa, así como de un número inusualmente alto de mitocondrias. Estos pequeños orgánulos bombean el ATP que las luciérnagas necesitan para iniciar la reacción química. Las luciérnagas encienden y apagan su luz mediante el flujo de oxígeno a estas células. Sin oxígeno significa oscuridad. ¿Mucho oxígeno? Tienes un brillo.
Este interruptor de encendido y apagado es importante para las luciérnagas de la costa este de EE. UU. que utilizan señales intermitentes cuando son adultas para encontrar la pareja reproductiva adecuada. Encontrar pareja como escarabajo puede ser difícil y cada especie parpadeante ha desarrollado su propia secuencia de luces para distinguirse de las demás. Eso hace que la bioluminiscencia sea una “canción de amor en código Morse en la luz”, dijo Lynn Faust, investigadora independiente de luciérnagas con sede en Knoxville, Tennessee. “Con sus vidas adultas extremadamente cortas, es una carrera contra el tiempo” para encontrar pareja.
Los investigadores han recorrido un largo camino para comprender la ciencia detrás de la bioluminiscencia de las luciérnagas. Pero innumerables especies de luciérnagas siguen sin documentarse en Asia y África, y los investigadores todavía están luchando por comprender cómo los escarabajos desarrollaron por primera vez su especialidad de brillar en la oscuridad hace 130 a 140 millones de años, según una investigación publicada en la base de datos preimpresa BioRxiv.
“Las preguntas más importantes sin respuesta son: ¿cuáles son todos los genes implicados en la bioluminiscencia?” Dijo Fallón.
En 1985 se produjo un gran avance cuando los investigadores descubrieron el gen responsable de producir la luciferasa. Esta enzima se utiliza ahora en la investigación biomédica para iluminar artificialmente proteínas específicas en plantas y animales. En 2024, investigadores en Wuhan, China, descubrieron dos genes más en una Aquatica leii, una rara luciérnaga acuática, que sospechan que pueden ayudar a colocar la linterna (el órgano brillante de la luciérnaga adulta) en el abdomen y habilitar genes generadores de luz, como la luciferasa. .
Además de descifrar la bioluminiscencia de las luciérnagas, los científicos todavía están aprendiendo qué es lo que las mueve en la naturaleza. En los últimos años, el número de luciérnagas ha disminuido debido a la población ligera, la pérdida de hábitat y el cambio climático. “Sabemos muy poco” sobre las luciérnagas en su hábitat natural”, dijo Faust. “¿Cómo diablos podemos conservarlas y protegerlas si apenas entendemos sus requisitos más básicos?”
Fuente: Live Science.
