Bioluminiscencia abisal

Marta Abáigar Ruete »

La química es una ciencia presente incluso en el rincón más remoto del planeta. Entre 3.000 y 6.000 metros bajo el nivel del mar la fauna abisal posee la capacidad de producir bioluminiscencia. ¿Y cómo sucede este increíble fenómeno?

La bioluminiscencia es la consecuencia de una reacción de oxidación. Es necesaria una proteína conocida como luciferina, oxígeno y ATP.

Ecosistema

La zona abisal, también conocida como abisopelágica, es uno de los niveles en los que se divide el océano según su profundidad. Corresponde a una zona situada entre 3.000 y 6.000 metros de profundidad. Este lugar se caracteriza por sus condiciones extremas. Se encuentra a temperaturas entre -1 y 5 ºC, y la gran profundidad hace que la presión sea de 200 atmósferas. Por otro lado, los nutrientes llegan de lo que cae de la superficie y el hecho de ser una zona afótica ha hecho que estos organismos evolucionen hasta llegar a ser bioluminiscentes. La zona abisal ocupa el 70% del área de los océanos.

Podríamos dividir los ecosistemas de la zona abisal en tres: fondos abisales, dorsales oceánicas y fosas abisales.

Fauna

La mayoría de los peces son pequeños y con cuerpos blandos. Suelen presentar bocas grandes, dientes largos y estómagos alargables ya que tienen que ser capaces de ingerir una gran cantidad de alimento puesto que nunca se sabe cuándo llegará la siguiente fuente de nutrientes. Mantienen un metabolismo muy pausado por lo que tienden a vivir más tiempo y se reproducen más lentamente.

Su característica principal es la capacidad de producir bioluminiscencia como herramienta para la defensa, la atracción de sus presas o el aviso de peligro a sus congéneres.

Reacciones químicas

En algunas especies la emisión de luz se debe a la ingestión de organismos luminiscentes, mientras que en otros los organismos tienen una proteína fluorescente que absorbe y luego emite la luz con una longitud de onda mayor. Pero vamos a centrarnos en la reacción de oxidación de la luciferina de algunas especies.

La luciferina es el reactivo principal para la producción de luz en organismos bioluminiscentes. Sin embargo, la luciferina varía su composición dependiendo de la especie que la porte. A consecuencia de esto, la enzima luciferasa debe ser diferente y las reacciones que se dan en cada organismo también. Es por esto por lo que cada organismo produce una luz con un espectro de emisión diferente.

La mayoría, si no todas, las reacciones bioluminiscentes tienen oxígeno como reactante común. La reacción comienza con la oxidación de la luciferina. La enzima luciferasa aumenta la velocidad de la reacción. Una vez la luciferina ha sido oxidada la energía del ATP del organismo es utilizada para excitar los átomos de oxiluciferina (saltan a niveles de energía mayores). Estos, una vez vuelven a su estado fundamental (regresan al nivel de energía que les corresponde), liberan energía en forma de luz.

Por otro lado, cabe destacar que la luciferina no es imprescindible en la reacción para producir luminiscencia pero el hecho de que la producción de luz sea un mecanismo de defensa hace que deba ser rápido. Esta rapidez de la reacción se consigue mediante la enzima luciferasa.

Dinoflagelados

La luciferina de estos organismos se basa en cuatro o cinco ciclopentanos con un nitrógeno y cuatro carbonos cuya oxidación está catalizada por la luciferasa de los dinoflagelados. Cuando el ATP excita los átomos del producto de la reacción sus electrones emiten una luz entre azul y verde (470nm de longitud de onda).

Bacterias

La luciferasa bacteriana cataliza una reacción de reducción del flavin mononucleótido (FMNH₂) para dar 4α-peroxiflavina que reacciona con un aldehído de cadena larga para dar luz entre los espectros azul y verde (490 nm de longitud de onda) además de riboflavín-fosfato, agua y el correspondiente ácido graso.

Celentéreos

Aquí la reacción comienza con la oxidación del anillo de imidazol piridina. En esta reacción se obtienen como productos COs, una molécula nitrogenada y la emisión de luz azul (460-480 nanómetros).

Bibliografía