Oscuro claro
2005/12/01 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Para sobrevivir en el reino animal es necesario un punto de exhibicionismo. Cada especie tiene sus propios criterios de belleza --ya que los macacos sólo tienen que ver con la exaltación del culebro desnuda y el orgullo que muestran -, pero, por encima de la opinión que el resto de animales pueda tener sobre estos criterios, las estrategias son útiles en todos los casos.
Las personas que viven en mar abierto han desarrollado a lo largo de la evolución estrategias completamente diferentes a las demás. La emisión de vibraciones y señales químicas son algunas de las más utilizadas, pero hay otra estrategia: la bioluminiscencia. Algunos animales crean luz para iluminarse a sí mismos para que las personas de la especie puedan encontrarlas en plena oscuridad, atraer a sus presas o ahuyentar a sus enemigos. Al fin y al cabo, la existencia de una linterna propia permite muchas opciones, no sólo para cortejar.
La bioluminiscencia es una estrategia compleja y costosa, por lo que entre los animales terrestres sólo unos pocos la utilizan. En el mar, sin embargo, es muy útil y es utilizada por el 90% de los animales que habitan a profundidades entre 200 y 1.000 metros. De hecho, la mayoría de los animales terrestres vivimos en la superficie, muy cerca unos de otros; de alguna manera, nos movemos en dos dimensiones. Pero, ¿cómo se encontrarán los peces que viven en mar abierto y a una distancia increíble? La clave está en la luz.
Luz fría
En el caso de las plantas, es fascinante su capacidad para obtener y vivir energía sólo a través de los rayos solares. La luz les da vida, no necesitan estrategias metabólicas complejas como los animales. Pero aún más sorprendente es comprobar que muchos seres vivos pueden hacer el camino contrario a la fotosíntesis: utilizan energía y producen luz. Como una bombilla, pero de una manera mucho más eficiente, casi el 100% de eficiencia.
Es fácil detectar la pérdida de energía de una bombilla, que si se toca tras un momento de encendido, se encuentra muy caliente hasta casi quemar los dedos. En definitiva, una parte importante de la energía que se canaliza para que los hilos de la bombilla brillan se pierde en forma de calor; tan sólo el 30% de la energía se convierte en luz. Sin embargo, los seres vivos bioluminiscentes convierten toda la energía química en luz. Generan luz fría.
El mundo en azul verde
A todos estos seres vivos les da la luz un compuesto llamado Luziferina. Se han observado numerosos tipos de luciferina, pero todos ellos utilizan el mismo mecanismo químico para generar luz. Como todos los procesos relacionados con la emisión y recepción de luz en la naturaleza, las luciferas juegan con electrones. El proceso está conducido por una enzima llamada Luziferasa, que se oxida a la vez que se excita. Los electrones ganan energía en este proceso y al volver a su estado original de energía y relajarse liberan el fotón, es decir, la luz.
La luz siempre es visible. De hecho, la estructura molecular de todas las luciferinas está formada por anillos aromáticos, caracterizados por el salto energético que deben dar los electrones para relajarse, es equivalente a la energía de la luz visible.
Sin embargo, a pesar de la luz visible, el espectro de las luces que se ven en el mar es muy amplio y, en gran medida, la propia estructura de la luciferina delimita el color de la luz resultante. En las luces violuminiscentes del mar se observa un espaciado espectral de morado a rojo -morado, azul, verde, amarillo, naranja o rojo-, si bien los colores predominantes son el azul y el verde. Es decir, una luz que tiene una longitud de onda en el espectro de entre 470-490 nanómetros. Es posible que el color azul sea el más ventajoso desde el punto de vista evolutivo, ya que el agua del mar es especialmente transparente a la luz azul y, por tanto, ésta es la longitud de onda más adecuada para que la luz llegue a cualquier lugar del mar; llega más lejos que cualquier otro color.
Pero no termina aquí la complejidad de la bioluminiscencia. Muchos animales, además de las células generadoras de luz básicas, han desarrollado estructuras ópticas complementarias y muy complejas: a veces para emitir más luz; a veces actúan como pantallas reflectantes para poder dirigir la luz hacia una dirección determinada; al igual que en las linternas, también existen estructuras de enfoque y/o difuminado del rayo de luz; y finalmente, filtros de cambio de color de la luz.
Convergencia evolutiva
Este truco químico para crear luz se ha "inventado" al menos 30 veces en la naturaleza. Ha sido concebida de forma independiente en diferentes épocas, ecosistemas y especies y ha servido para hacer frente a la problemática concreta. Si se observa uno a uno, se observa rápidamente que se han desarrollado de forma independiente, ya que son completamente diferentes las luciferinas utilizadas por unos y otros para producir luz y sus enzimas luzíferas.
Su presencia en la naturaleza demuestra la importancia de la violencia para sobrevivir en mar abierto. Es una verdadera necesidad biológica para los residentes. Ahora bien, detrás de esta estrategia química única, aparecen cientos de usos diferentes ideados por animales marinos.
Muchos lo utilizan para buscar pareja. Utilizan códigos de luz especiales para enviar mensajes como "la hembra en busca de un macho sano". En estos casos, el ritmo de los destellos indica al que puede ser pareja quién busca pareja, y en otras ocasiones la propia forma de los órganos de luz. En todos estos casos, la madurez sexual limita el desarrollo de los órganos bioluminiscentes por parte del pescado.
Melanostomias valdivia (black dragonfish en inglés) vive en las aguas de Hawai y desarrolla una adaptación completamente diferente que le resulta muy útil. Tiene dos órganos biolumminiscentes, uno que genera luz azul verde y otro que genera luz infrarroja. La mayoría de los animales que viven en mar profundo no pueden ver la luz infrarroja, por lo que Melanostomias valdivia la utiliza como una linterna para espiar a sus presas sin avisar.
Los cefalópodos utilizan la bioluminiscencia para camuflar. La parte superior del cuerpo se oscurece o se esconde iluminando los extremos de los brazos sobre los depredadores que circulan por el agua. Ofrecen flashes cortos y rápidos cuando sienten peligro.
Los animales que habitan a menor profundidad le han dado otro uso. Les llega la luz natural desde arriba, lo que les convierte en un grave problema sin querer, ya que si el depredador se acerca desde abajo, puede ser percibido a contracorriente. En estos casos, la bioluminiscencia se utiliza para hacer contraluz. Regulan la intensidad y la longitud de onda de la luz que emiten en la zona ventral, de forma que se corresponda con la iluminación ambiental. Así, el depredador se hace casi invisible y simplemente abandona.
Una estrategia similar utiliza el tiburón cigarro ( Isistius brasiliensis ) para evitar que sus presas lo vean: camufla el vientre haciendo contraposición con bioluminiscencia. Pero la estrategia es aún más compleja: un trozo de piel cercana a la boca no tiene órgano bioluminiscente, por lo que, visto desde abajo, sólo se ve la silueta oscura de un pez pequeño en lugar del tiburón. Cuando se acerca el pez que va a comer con el cuchillo, el tiburón se sujeta como una ventosa y le mete los dientes, muerde y, en un instante, dejando una huella circular casi perfecta que un cigarro le haría apagada en la piel.
Últimamente está cobrando especial interés otro uso de la bioluminiscencia: los investigadores quieren saber si utilizan la luz como lengua, ya que sospechan que puede ser útil como sistema de transmisión de información entre dos individuos de la misma especie.
También los más pequeños
A pesar de la compleja estrategia de bioluminiscencia, no se ha desarrollado únicamente en el reino animal. Muchos animales adquieren la capacidad de emitir luz gracias a las bacterias, que viven en su interior a través de simbiosis e intercambio de nutrientes. La quisquilla Systellaspis debilis lanza el chorro de bacterias bioluminiscentes a cualquier persona que quiera atacar. En la oscuridad negra del mar, el brillo luminiscente puede cegar y desorientar al depredador por un instante. Tiempo suficiente para irse.
Los dinoflajelados son también componentes microscópicos del fitoplancton y son uno de los más abundantes de los seres vivos generadores de luz. Sólo son plantas de 20-500 micras, pero se iluminan para defenderse. Cuando los crustáceos de tipo copépodo se acercan a comer dinoflajelados, los más pequeños emiten flashes de luz que, además de los copépodos, despiertan la atención de los peces más grandes de la zona. Como consecuencia, los copépodos deben dejar en paz a los dinoflajelados y huir de los peces.
Así, de lo más complejo a lo más simple, la bioluminiscencia es una herramienta imprescindible para sobrevivir a la oscuridad marina. No sólo por la escasez de luz, sino porque en el mar la vida no se limita al fondo, son ecosistemas mucho más amplios. Estos dos factores condicionan el modo de vida en el que vivimos, y la diferente forma de vida y evolución de los seres vivos terrestres y marinos en todos estos milenios es evidente.
