Es uno de los signos esenciales del verano en algunas partes de Estados Unidos: las luciérnagas brillando por la noche. La capacidad de las luciérnagas de 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 algunos 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 Fallóngenetista bioquímico de la Universidad de California, San Diego.
La luciferina produce luz mediante la pérdida de 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 su abdomen donde ocurren estas reacciones, que contienen un capa de ácido úrico cristalizado lo que ayuda a reflejar y aumentar la luz.
Este sistema de utilización de luciferina y luciferasa ha evolucionado de forma independiente varias veces en animales bioluminiscentes, incluido otro grupo de escarabajos luminosos llamados Sinopyrophoridae.
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Sólo en los últimos cientos de años los científicos han comenzado a comprender cómo algunos seres vivos son capaces de producir luz. Una de las primeras personas en avanzar en esto fue un miembro de la Royal Society de Oxford en el siglo XVII, quien descubrió que el aire era esencial para el brillo de un hongo bioluminiscente.
De hecho, el oxígeno es uno de los ingredientes principales de la bioluminiscencia de las luciérnagas.
El resplandor comienza temprano para las luciérnagas. Las pupas -e incluso los huevos- son capaces de producir luz, posiblemente como señal a los depredadores de que no serán un buen alimento, ya que algunas de ellas son venenosas debido a sustancias químicas llamadas lucibufaginas, que sintetizan a partir de su dieta. Cuando las luciérnagas terminan su metamorfosis y llegan a la edad adulta, producen nuevos órganos luminosos. Pero el sistema general es el mismo: la luz proviene del interior de células especiales que se encuentran en órganos luminosos en la parte inferior de algunas luciérnagas, convirtiéndolas en amarillo, naranja, verde o incluso azul.
Estas células están repletas de luciferina y luciferasa, así como de una cantidad inusualmente alta de mitocondrias. Estos pequeños orgánulos bombean el ATP que las luciérnagas necesitan para iniciar la reacción química. Las luciérnagas encienden y apagan la luz mediante el flujo de oxígeno a estas células. Sin oxígeno significa oscuridad. ¿Demasiado 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. Esto hace de la bioluminiscencia una “canción de amor en código Morse a la luz”, dijo. lynn fausto, un investigador independiente de luciérnagas con sede en Knoxville, Tennessee. “Dado que su vida adulta es extremadamente corta, 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 entre 130 y 140 millones de años, según una investigación publicada en Base de datos de preimpresión de BioRxiv.
«Las preguntas más importantes sin respuesta son: ¿cuáles son todos los genes implicados en la bioluminiscencia?» Dijo Fallón.
Un gran avance se produjo en 1985, cuando los investigadores descubrió el gen responsable de la producción de luciferasa. Esta enzima se utiliza ahora en la investigación biomédica para iluminar artificialmente proteínas específicas en plantas y animales. En 2024, investigadores de Wuhan, China descubrió dos genes más en un leii acuáticouna rara luciérnaga acuática, que sospechan que puede ayudar a colocar la linterna (el órgano brillante de la luciérnaga adulta) en el abdomen y activar genes generadores de luz como la luciferasa.
Además de descifrar la bioluminiscencia de las luciérnagas, los científicos todavía están aprendiendo qué es lo que mueve a las luciérnagas 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 podemos conservar y proteger [them] si apenas entendemos sus requisitos más básicos?»
