Bioluminescência
Dá-se o nome de bioluminescência ao fenômeno de emissão de luz por organismos vivos. O fenômeno ocorre em parte dos seres vivos, com exceção dos vertebrados de vida terrestre (anfíbios, aves, répteis e mamíferos) e plantas superiores.
Na bioluminescência há uma transdução quimiofísica, ou seja, uma transformação de energia química em energia luminosa. O estudo bioquímico desse fenômeno revelou que é extremamente variável, dependendo em geral da ação de uma enzima, a luciferase, sobre um substrato, a luciferina. Ambas reagem entre si, com a oxidação de um substrato pelo oxigênio, liberando luz.
Um caso análogo ocorre nos protozoários Noctiluca e Gonyaulax, responsáveis pela luminescência da água do mar quando esta é perturbada pela passagem de um peixe ou por agitação das ondas.
Nos insetos, como no caso do vagalume, além de luciferina e luciferase é necessária a presença de ATP, consumido durante a emissão de luz. É uma reação altamente específica para ATP, não ocorrendo com outros compostos fosforilados.
Além dos dois sistemas mencionados existem outros que independem da presença de luciferina ou de luciferase, é o que ocorre nas bactérias e fungos que emitem luz. Outro tipo de sistema foi encontrado nos celenterados, onde a bioluminescência não depende da presença de oxigênio, o fenômeno ocorre de íons cálcio com proteínas específicas.
Uma característica interessante é o fato de não se observar uma relação genética na bioluminescência, pois há espécies muito próximas em que se verifica a presença e a ausência desse fenômeno. Trata-se de um processo geralmente contínuo nos seres menos evoluídos (como bactérias e fungos), ao passo que, em animais mais evoluídos (como insetos) ocorre com intermitência, sob a forma de curtas emissões de luz, de duração menor que um segundo. Todas as cores do espectro podem ser emitidas, mas o azul e o verde são as mais frequentes.
É estimado que 90% da vida abissal produz, de algum modo, bioluminescência.
Adaptações para bioluminescência
Camuflagem por contrailuminação
Em algumas espécies de lulas, bioluminescência bacterial é usada para contrailuminação: o animal ajusta a intensidade da sua bioluminescência de modo a igualar a intensidade da luz ambiental superior, resultando na invisibilidade do animal quando visto de baixo. Foram encontradas nestes animais vesículas fotorecetivas que controlam a intensidade e o contraste desta iluminação, para criar uma combinação perfeita. Estas vesículas são normalmente separadas do tecido que contém as bactérias bioluminescentes. Contudo, na espécie Euprymna scolopes, estas bactérias integram as vesículas.
Repulsão
As larvas de todas as espécies de pirilampos brilham para repelir predadores.Comunicação
A comunicação entre bactérias desempenha um papel importante na regulação da luminescência em muitas espécies de bactérias. Ao usarem pequenas moléculas segregadas para o ambiente extracelular, elas são capazes de adaptarem o seu comportamento, acionando os genes de produção de luz apenas quando se encontram em zonas de grande quantidade de células.
Iluminação
Apesar de grande parte da bioluminescência marinha apresentar uma cor entre o verde e o azul, algumas espécies da família Stomiidae produzem um brilho vermelho. Esta adaptação permite a estes peixes verem presas de cor vermelha, normalmente invisíveis em ambientes de oceano profundo, onde a luz vermelha é filtrada pelas colunas de água.
Outros:
Biotecnologia
Organismos bioluminescentes são alvo de muitas áreas de pesquisa. Sistemas de luciferase são largamente usados no campo da engenharia genética como genes repórteres. São também aproveitados para pesquisa médica usando imagiologia bioluminescente.
A simbiose entre vibriões e inúmeros invertebrados marinhos e peixes, nomeadamente com a espécie Euprymna scolopes, é chave para modelos experimentais de simbiose e bioluminescência.
A estrutura dos fotóforos, os órgãos produtores de luz em organismos bioluminescentes, estão atualmente em investigação por designers industriais.
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