La bioluminiscencia y su aplicación en la ciencia

Andrés Ramírez-Ponce y Viridiana Vega-Badillo

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 14 de marzo 2023

La bioluminiscencia está presente en una gran diversidad de organismos, desde bacterias hasta peces, quienes ocupan la luz de sus cuerpos para comunicarse, protegerse, buscar alimento o aparearse. El estudio de la naturaleza química de la bioluminiscencia ha tenido grandes avances en las ciencias médicas.  

Palabras clave: luminiscencia, comunicación, medicina.

La bioluminiscencia es la capacidad de los organismos a emitir luz visible a través de una variedad de sistemas de reacciones quimioluminiscentes, que en general requieren de una enzima activa llamada luciferasa y de un sustrato denominado luciferina que permite la reacción visual del fenómeno. Este fenómeno puede presentarse en organismos aislados o de manera coordinada formando espectáculos de gran belleza, como la bioluminiscencia del fitoplancton que produce el rompimiento de las olas (Fig. 1).

Es un sistema de comunicación muy eficiente, pues casi no produce calor, y está ampliamente distribuido en la naturaleza, en grupos tan diversos como bacterias, dinoflagelados, algas, hongos y animales como insectos, gusanos, medusas, estrellas de mar, crustáceos, moluscos y peces, aunque es mucho más usado por organismos marinos. En organismos terrestres está presente en 5 phyla, incluidos los insectos donde hay numerosos ejemplos. Sin embargo, en el medio marino este fenómeno lo han desarrollado al menos 14 phyla con muchísimas especies, que habitan desde ambientes someros hasta en las profundidades del océano, donde es mucho más común. Se estima que, entre los 200 y 1200 m de profundidad, donde escasea la luz y las condiciones no son tan extremas por la presión oceánica, cerca del 90% de los peces, calamares y camarones son bioluminiscentes, mientras que menos del 10% de las especies de aguas superficiales y menos del 25% de aquellas que habitan en las profundidades abisales son bioluminiscentes. 

Es importante considerar que en la generación de esta luminosidad participan diversas enzimas y sustratos, además de que están involucrados múltiples aspectos fisiológicos y funcionales en muy diferentes grupos biológicos, lo que demuestra que su origen evolutivo ha sido independiente y con diferentes propósitos, por ejemplo, para atraer presas, como camuflaje, para asistir la visión como una lámpara, para comunicarse, en el apareamiento para atraer parejas y como una relación simbionte en bacterias marinas. 

Existen especies que pueden controlar a voluntad la intensidad de la luz emitida e incluso neutralizarla mediante estructuras conectadas a su sistema nervioso. De acuerdo con su cinética, la luminiscencia se puede dividir en reacciones de "Flash" y "Glow". La luminiscencia "Flash" emite una señal muy brillante durante un período de tiempo muy corto, por lo general, segundos, por ejemplo, algunos dinoflagelados pueden responder respectivamente a la excitación en un periodo corto. La luminiscencia "Glow" por su parte puede durar varios minutos, pero generalmente emite una señal menos intensa, por ejemplo, el pez linterna que cuenta con un órgano bioluminiscente situado debajo del ojo que les permite emitir luz a través de unas bacterias simbiontes en la piel.

Dentro de la bioluminiscencia se pueden reconocer tres tipos: (i) bioluminiscencia intracelular, generada por células especializadas del propio cuerpo cuya luz se emite al exterior a través de la piel, propia de muchas especies de luciérnagas (Fig. 2) y dinoflagelados; (ii) bioluminiscencia extracelular, que se almacenan en glándulas especializadas y son expulsadas para mezclarse en el exterior, produciendo nubes luminosas, común en crustáceos y algunos cefalópodos abisales. El gusano Swima bombiviridis (Fig. 3), que vive en las profundidades marinas, tiene la extraordinaria capacidad de soltar bombas luminiscentes a partir de sacos modificados en sus branquias que cuándo se desprenden se activa un intenso estallido para confundir a sus depredadores; (iii) simbiosis con bacterias luminiscentes que se lleva a cabo en diversos lugares del cuerpo de algunos animales que disponen de pequeñas vejigas, comúnmente llamadas fotóforos, donde almacenan bacterias luminiscentes, y que están conectados al sistema nervioso, lo que permite al animal controlar la emisión lumínica a voluntad. Este fenómeno se conoce sólo en animales marinos tales como gusanos, moluscos, equinodermos y peces.  La relación entre la bacteria Vibrio fischeri y el calamar Euprymna scolopes, es un buen ejemplo de simbiosis que podemos encontrar en el reino animal. 

Existen múltiples aplicaciones de la bioluminiscencia en la ciencia, siendo los más usados, los que se producen por una especie de luciérnaga y la de bacterias. Hace algunos años, tres científicos norteamericanos recibieron el premio Nobel de química por desarrollar una proteína fluorescente que hace que los animales no bioluminiscentes puedan producir su propia luz. Ahora se usa esta técnica para “marcar” proteínas y células en el estudio del Alzheimer y otros padecimientos neurológicos, detección de coágulos, rastrear la propagación de enfermedades y para combatir el cáncer, haciendo brillar a las células cancerosas para poder destruirlas. 

 

"La opinión es responsabilidad de los autores y no representa una postura institucional"

 

Referencias

  • Osborn, K. J., Haddock, S. H., Pleijel, F., Madin, L. P., & Rouse, G. W. 2009. Deep-sea, swimming worms with luminescent “bombs”. Science, 325(5943), 964-964. DOI: 10.1126/science.1172488

 

Slider: Bioluminiscencia de fitoplancton producida por el rompimiento de olas en playas de California (fuente: https://abc7.com/bioluminescence-waves-bioluminescent-california-what-causes/10433422/).

 

 

 

 

 

23 May 2024 09:38
Humedales urbanos en Veracruz-Boca del Río

Humedales urbanos en Veracruz-Boca del Río

Patricia Moreno-Casasola

Red de Ecología Funcional

La conurbación incluye humedales urbanos que proporcionan grandes beneficios. Un buen manejo y participación [ ... ]

Leer más...
22 May 2024 10:49
¿Un bloqueador solar para los virus?

¿Un bloqueador solar para los virus?

Daniel T. Ramírez Sánchez, Nicolaza Pariona Mendoza, Juan S. Gómez Díaz y Trevor Williams

El mundo de los virus es impresionante. Se estima que existen 10'000'000'000'000'000'000'000'000'000'000 [ ... ]

Leer más...
21 May 2024 08:56
La geografía, vital para la investigación

La geografía, vital para la investigación

Nimitz Y. Vázquez -Rubio y Karla L. Tapia-Fierro

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

La Geografía estudia las interrelaciones entre el ser [ ... ]

Leer más...
20 May 2024 08:58
Día mundial de las abejas 2024

Día mundial de las abejas 2024

Comité Académico “Celebrando a Nuestro Polinizadores (CNP – 2024) - Jardines, Ciudades y Polinizadores”

Instituto de Ecología, A.C. Centro Regional del Bajío [ ... ]

Leer más...
16 May 2024 10:13
Reguladores y recursos del manglar: su desbalance y degradación

Reguladores y recursos del manglar: su desbalance y degradación

Ángel Francisco Zaragoza Méndez, Ana Laura Lara Domínguez, Moisés Rivera Rodríguez, Rosela Pérez Ceballos, Jorge López-Portillo

Existen [ ... ]

Leer más...
15 May 2024 08:45
Polímeros biodegradables para cultivos sostenibles

Polímeros biodegradables para cultivos sostenibles

Elvis Marian Cortazar Murillo1, Felipe Barrera Méndez2 y Jesús Alejandro Zamora Briseño2

La agricultura intensiva y el uso excesivo de agroquímicos [ ... ]

Leer más...
14 May 2024 09:44
¿El cambio climático nos está trayendo más enfermedades?

¿El cambio climático nos está trayendo más enfermedades? 

Andrés M. López-Pérez1, Hugo Mendoza2,3, Mónica Izquierdo-Suzán3 y Daniel Mendizábal4 

En los últimos años se han presentado muchos [ ... ]

Leer más...
08 May 2024 08:55
La mixotrofia. Una forma de alimentarse más allá del reino animal y vegetal

La mixotrofia. Una forma de alimentarse más allá del reino animal y vegetal

Tobías Portillo Bodadilla1 y Bertha Pérez Hernández2

Los organismos mixótrofos son aquellos que pueden producir su propio [ ... ]

Leer más...
07 May 2024 10:43
Un recorrido entre los aromas naturales de los macrohongos silvestres

Un recorrido entre los aromas naturales de los macrohongos silvestres 

Roberto Gamboa-Becerra, Leticia Montoya, Antero Ramos y Víctor M. Bandala

Red Biodiversidad y Sistemática

En el mundo de los [ ... ]

Leer más...
30 Abr 2024 08:51
Mariposas Búho

Mariposas Búho

Juan Marín Vázquez 1 y Janet Nolasco Soto 2

Las alas de las mariposas búho presentan círculos negros rodeados por un aro amarillo cuya forma recuerda a los ojos de un búho. Esta peculiaridad [ ... ]

Leer más...
29 Abr 2024 09:02
Ajustando el reloj biológico

Ajustando el reloj biológico

Gilda P. Zhumi Deleg*, Eva López Tello** y Salvador Mandujano**

Los mamíferos mantienen comportamientos variados según su alimentación y/o estrategia de supervivencia, [ ... ]

Leer más...
26 Abr 2024 08:54
El nitroplasto: una revolución en la evolución

El nitroplasto: una revolución en la evolución

Frédérique Reverchon

Red de Diversidad Biológica del Occidente Mexicano

Hace algunos días ocurrió una pequeña revolución en el mundo científico. Un [ ... ]

Leer más...
26 Abr 2024 08:48
Historia de los juegos de mesa desde una perspectiva científica

Historia de los juegos de mesa desde una perspectiva científica

Guillermo López Escalera Argueta

Oficina de comunicación

Desde tiempos inmemoriales, los seres humanos han buscado maneras de divertirse [ ... ]

Leer más...
24 Abr 2024 09:13
Moscas de las flores: polinizando en segundo plano

Moscas de las flores: polinizando en segundo plano

Ío Natalí Araujo-Peña y Vicente Hernández-Ortiz

Red de Interacciones Multitróficas

La polinización es un proceso fundamental en el ciclo de [ ... ]

Leer más...
24 Abr 2024 09:05
Alas nocturnas: la importancia de los murciélagos como polinizadores

Alas nocturnas: la importancia de los murciélagos como polinizadores

Kevin González Gutiérrez y Wesley Dáttilo

Red de Ecoetología

Las angiospermas, plantas con flores, dependen de sistemas reproductivos [ ... ]

Leer más...
19 Abr 2024 08:53
Hongo del maguey: alimento que se produce entre pencas de agave

El hongo del maguey (Pleurotus agaves): alimento que se produce entre pencas de agave

Alejandra Valdez-Betanzos1, Rosalva Mora-Escobedo1 y Gerardo Mata2

El hongo del maguey (Pleurotus agaves) es una [ ... ]

Leer más...
18 Abr 2024 10:16
Las 10 moléculas más tóxicas de la historia

Explorando el lado oscuro de la química: Las 10 moléculas más tóxicas de la historia

Marco Fernando Valtierra Galván, Israel Bonilla Landa, José Luis Olivares Romero

Red de Estudios Moleculares [ ... ]

Leer más...
17 Abr 2024 09:11
El tlacomiztli o medio gato

El tlacomiztli o medio gato

Alberto González Romero

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

El presente trabajo habla sobre uno de los mamíferos más comunes y menos conocidos de México, [ ... ]

Leer más...
16 Abr 2024 10:25
Inteligencia Artificial en nuestra vida cotidiana

Inteligencia Artificial en nuestra vida cotidiana

Tushar Janardan Pawar, Karla Irazu Ventura-Hernandez, Jose Luis Olivares-Romero*

La inteligencia artificial ya está transformando nuestra vida cotidiana, [ ... ]

Leer más...
12 Abr 2024 07:40
El beneficio de los datos abiertos de biodiversidad

El beneficio de los datos abiertos de biodiversidad

Sergio A. Cabrera Cruz

USPAE

Los datos abiertos en plataformas digitales permiten complementar listados de especies.

Leer más...
11 Abr 2024 07:51
Importancia del monitoreo de la fauna en Reservas de la Biosfera: el caso de La Michilía, Durango

Importancia del monitoreo de la fauna en Reservas de la Biosfera: el caso de La Michilía, Durango

Sonia Gallina

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

Llevar a cabo un monitoreo de la fauna, [ ... ]

Leer más...
10 Abr 2024 08:10
Dípteros parásitos de vertebrados

Dípteros parásitos de vertebrados

Sergio Ibáñez-Bernal y María Teresa Suárez-Landa

Red Ambiente y Sustentabilidad

El parasitismo es una relación alimentaria entre dos especies diferentes, en [ ... ]

Leer más...
09 Abr 2024 08:57
Los sistemas acuáticos y las cianobacterias

Los sistemas acuáticos y las cianobacterias

Gabriela Vázquez1 y Mario E. Favila2

La eutrofización de los sistemas acuáticos como los lagos, favorece el crecimiento excesivo de las algas como las [ ... ]

Leer más...
05 Abr 2024 09:15
Hormesis en frutos: una técnica utilizada para alargar la vida postcosecha

Hormesis en frutos: una técnica utilizada para alargar la vida postcosecha

Esaú Bojórquez-Velázquez, Mirna V. Bautista-Valle, José M. Elizalde-Contreras, Eliel Ruiz-May 

El término Hormesis proviene [ ... ]

Leer más...
04 Abr 2024 06:59
La fuente de la juventud oculta en las mitocondrias

La fuente de la juventud oculta en las mitocondrias

Andrea Farias Escalera

Se dice que lo único seguro es la muerte y para llegar a ella, atravesaremos diferentes etapas de envejecimiento que ya sea [ ... ]

Leer más...
02 Abr 2024 06:58
Conservando y restaurando funciones: la utilidad de las redes ecológicas

Conservando y restaurando funciones: la utilidad de las redes ecológicas

Cecilia Díaz-Castelazo, Edwin R. Ariza-Marín y Betsabé Ruiz Guerra

Red de Interacciones Multitróficas

Cuando pensamos en [ ... ]

Leer más...
22 Mar 2024 08:35
Lagunas en las dunas de la Ciudad de Veracruz

Lagunas en las dunas de la Ciudad de Veracruz

Debora Lithgow1, Juan José Von Thaden2, Gilberto Sven Binnquist Cervantes2

Las dunas de la Ciudad de Veracruz tienen cuerpos de agua, lagunas interdunarias, [ ... ]

Leer más...
21 Mar 2024 08:45
Colisión de aves con ventanas: un problema creciente y medidas de prevención

Colisión de aves con ventanas: un problema creciente y medidas de prevención

Fernando González García

Red Biología y Conservación de Vertebrados

Por si fuera poco, y aunado a la destrucción [ ... ]

Leer más...
20 Mar 2024 07:51
Hoja de piedra o Raíz de piedra

Hoja de piedra o Raíz de piedra

José de Jesús Pale Pale* e Israel Acosta Rosado**

Las plantasdel géneroAnthurium pertenecen a la familia Araceae,llamadas comúnmente anturios, han sido útiles para [ ... ]

Leer más...
19 Mar 2024 09:28
Brazo fuerte: el caballero de chaleco elegante

Brazo fuerte: el caballero de chaleco elegante 

Sugey de Jesús Dector Cobos, Alberto González Romero y Sergio Albino Miranda

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

El estudio del medio [ ... ]

Leer más...
15 Mar 2024 09:22
De pequeños brincos a grandes saltos ¿Larvitas de moscas en fuga?

De pequeños brincos a grandes saltos ¿Larvitas de moscas en fuga?

Andrea Birke

Red de Manejo Biorracional de Plagas y Vectores

Los insectos son el grupo más biodiverso del planeta con cerca de 3.5 [ ... ]

Leer más...
13 Mar 2024 07:27
Galería virtual de los paisajes de Veracruz

Galería virtual de los paisajes de Veracruz

Elio Lagunes-Díaz, Griselda Benítez Badillo, Miguel Equihua Zamora, Luz Sánchez Landero

Se presenta una galería de realidad virtual de los ecosistemas [ ... ]

Leer más...
12 Mar 2024 07:26
Insectos en mar abierto

Insectos en mar abierto

Daniel Reynoso-Velasco y Rodolfo Novelo-Gutiérrez

Red de Biodiversidad y Sistemática

A pesar de que los insectos son el grupo más exitoso del planeta y están presentes en [ ... ]

Leer más...
11 Mar 2024 09:35
De bobos, actinos, islas y tesoros ocultos

De bobos, actinos, islas y tesoros ocultos

Noemi Matías1, Teresa González2, Juan E. Martínez1, Oscar Téllez2 y Salvador Rodríguez2 

Isla Clarión, en el Archipiélago de Revillagigedo, alberga [ ... ]

Leer más...
07 Mar 2024 09:11
Caballitos del diablo joya: los Calopterygidae

Caballitos del diablo joya: los Calopterygidae

José Antonio Gómez Anaya y Rodolfo Novelo Gutiérrez

Red de Biodiversidad y Sistemática

Los caballitos del diablo joya, miembros de la familia Calopterygidae, [ ... ]

Leer más...
06 Mar 2024 08:01
Superhéroes ocultos en las plantas

Superhéroes ocultos en las plantas

Yely Gabriela Rodríguez Mina1, Frédérique Reverchon2, José Antonio Guerrero Analco3

Los hongos que viven al interior de las plantas pueden ocasionar, de manera [ ... ]

Leer más...
05 Mar 2024 09:43
Tillandsia ionantha, una especie mexicana, no brasileña

Tillandsia ionantha, una especie mexicana, no brasileña

Juan José Ancona, Juan Pablo Pinzón, Patricia Hernández-Ledesma, Samuel Cruz-Esteban

Tillandsia ionantha fue descrita hace 169 años; desde [ ... ]

Leer más...
04 Mar 2024 07:56
Búhos en la ciudad: aliados imprescindibles para la sociedad

Búhos en la ciudad: aliados imprescindibles para la sociedad

Miguel San Martín y Rafael Villegas Patraca

USPAE

Aunque no lo parezca, los búhos cumplen un papel importante en el control de plagas [ ... ]

Leer más...
04 Mar 2024 07:52
¡Hay que florecer donde fuimos plantados!

¡Hay que florecer donde fuimos plantados!

Karina M. Grajales Tam

Camino rumbo a la escuela, con la cabeza agachada, buscando monedas, billetes o algún tesoro perdido, pero solo encuentro restos de [ ... ]

Leer más...
28 Feb 2024 06:33
Desparasita a tu perro y cuida tú salud

Desparasita a tu perro y cuida tú salud

Karla L. Tapia-Fierro y Andrés M. López

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

Desparasita a tu perro continuamente para cuidar su salud y la de [ ... ]

Leer más...
Artículos anteriores