El mar brillaba en puntos y en la estela de la embarcación, con un color uniforme ligeramente lechoso. Cuando el agua se vertió en una botella, desprendió chispas…
Esta es la primera entrada del cuaderno zoológico de Charles Darwin, escrita mientras se encontraba a bordo del Beagle, frente a la costa de Tenerife, el 6 de enero de 1832. Lo que Darwin observó fueron criaturas marinas bioluminiscentes, cuya luz parpadeaba en respuesta a una perturbación física.
La bioluminiscencia, es decir, la producción y emisión de luz por parte de organismos vivos, se convirtió en un punto de fricción para Darwin. Le costaba explicar por qué este fenómeno aparecía en especies separadas de una forma aparentemente aleatoria. Sabemos ahora, sin embargo, que la bioluminiscencia ha evolucionado de forma independiente al menos 40 veces en tierra y en el mar.
Darwin no fue el primero en observar la bioluminiscencia. El filósofo griego Aristóteles observó que la bioluminiscencia es un tipo de luz “fría” (en el sentido de que no produce calor) hacia el año 350 a. C. Desde entonces, los investigadores han descubierto que esta forma de quimioluminiscencia, produce luz azul verdosa como resultado de la oxidación de un compuesto llamado luciferina (el “portador de luz”) por una enzima llamada luciferasa.
Más de el 75% de las criaturas de las profundidades marinas se estima que producen su propia luz. El rape, por ejemplo, utiliza señuelos bioluminiscentes, que se asemejan a cañas de pescar, para atraer a sus presas hacia sus grandes bocas. Curiosamente, la luz del rape en realidad es producida por Photobacterium, una bacteria que vive en simbiosis con el pez dentro de su esca (señuelo).
El calamar nocturno de cola corta hawaiano – Euprymna scolopes – que vive en aguas poco profundas, también mantiene una relación simbiótica con una bacteria bioluminiscente, Aliivibrio fischeri. Por la noche, estas bacterias comienzan a brillar, y el calamar utiliza su luz para camuflarse contra el cielo nocturno. Esta estrategia de contrailuminación es similar a una capa de invisibilidad.
Al amanecer, el calamar expulsa alrededor del 95% de las bacterias luminosas de su órgano lumínico y proporciona al 5% restante nutrientes suficientes para crecer a lo largo del día. Al anochecer se alcanza de nuevo una masa crítica, momento en el que se enciende la luz.
Fue el estudio de esta bacteria el que condujo al descubrimiento de un fenómeno microbiológico llamado “detección de quórum”. Este “lenguaje químico” es utilizado por Aliivibrio fischeri para contar a sus vecinos. Esto garantiza que no se desperdicie energía activando los genes bioluminiscentes antes de que haya suficientes células presentes en el órgano lumínico del calamar (normalmente, alrededor de 10 millones de células por mililitro).
Más cerca de la superficie del mar, la bioluminiscencia suele ser generada por un plancton llamado Noctiluca scintillans, conocido como “sea sparkle”. Este organismo microscópico produce destellos de luz en respuesta a perturbaciones físicas, como cuando las olas rompen en la orilla o cuando se arroja una piedra a la floración. La reacción bioluminiscente ante un estímulo se denomina efecto de “alarma antirrobo”. Cuando es atacado por un depredador, el destello colectivo de luz sobresalta al atacante y delata su posición, alertando a los depredadores superiores de su ubicación.
La bioluminiscencia y los humanos
A lo largo de la historia, los humanos han ideado formas ingeniosas de aprovechar la bioluminiscencia en su beneficio. Los hongos luminosos han sido utilizados por tribus para iluminar el camino a través de selvas densas, por ejemplo, mientras que las luciérnagas eran utilizadas por los mineros como lámpara de seguridad temprana. Quizás inspirados por estas aplicaciones, los investigadores vuelven a recurrir a la bioluminiscencia como una posible forma de energía verde. En un futuro no tan lejano, nuestras farolas tradicionales podrían ser sustituidas por árboles y edificios luminosos.
Hoy en día, la bioluminiscencia de Aliivibrio fischeri se utiliza para monitorear la toxicidad del agua. Cuando se expone a contaminantes, la emisión de luz del cultivo bacteriano disminuye, lo que indica la posible presencia de un contaminante.
La bioluminiscencia incluso ha desempeñado un papel en la guerra. Los organismos bioluminiscentes contribuyeron al hundimiento del último submarino alemán durante la Primera Guerra Mundial, en noviembre de 1918. Según los informes, el submarino navegó a través de una floración bioluminiscente, dejando una estela luminosa que fue rastreada por los aliados.
También ha desempeñado un papel protector. Tras una de las batallas más sangrientas de la Guerra Civil estadounidense, en Shiloh, las heridas de algunos de los soldados heridos comenzaron a brillar. Estas heridas luminosas sanaron más rápido y de forma más limpia, y el fenómeno llegó a conocerse como “Angel’s Glow”. El brillo probablemente era producido por Photorhabdus luminescens, una bacteria que habita en el suelo y libera compuestos antimicrobianos, por lo que protegió a los soldados de infecciones.
Quizás sean las aplicaciones médicas de la bioluminiscencia las que han despertado mayor entusiasmo. En 2008, el Premio Nobel de Química fue otorgado por el descubrimiento y el desarrollo de la proteína verde fluorescente (GFP). La GFP se encuentra de forma natural en la medusa de cristal Aequorea victoria, que, a diferencia del mecanismo de bioluminiscencia descrito hasta ahora, es fluorescente. Esto significa que la proteína necesita ser excitada por luz azul antes de emitir su característica luz verde. Desde su descubrimiento, la GFP se ha insertado genéticamente en diversos tipos de células e incluso en animales para arrojar luz sobre aspectos importantes de la biología celular y la dinámica de las enfermedades.
El proceso evolutivo que culminó en la bioluminiscencia pudo haber tardado millones de años, pero sus aplicaciones científicas siguen revolucionando nuestro mundo moderno. Tenga presente esto la próxima vez que vea el “sea sparkle”.
