Pensamos que la bioluminiscencia, o capacidad de un ser vivo para generar luz, es una rara anomalía de un puñado de animales.

Pero en el lecho marino, cuyo punto más profundo ha sido visitado hace poco por James Cameron, cineasta que explicó la Hipótesis de Gaia a las masas, el 90% de los seres vivos han adquirido esta capacidad: les iba la supervivencia.

Nuestra capacidad de catalogación, si bien se ha multiplicado en las últimas décadas, no nos da para conocer sino un porcentaje de los organismos que viven en la tierra.

La naturaleza, el mayor filón de avances tecnológicos

El desconocimiento se agranda en las profundidades marinas y cuando se trata de microorganismos. Edward O. Wilson expone en El futuro de la vida nuestra ignorancia no ya acerca del porcentaje de especies que desconocemos, sino el número aproximado de organismos que serían catalogados de manera diferenciada, de ser conocidos por la ciencia.

Según National Geographic, el 86% de especies de la tierra son desconocidas, un dato trágico si se tiene en cuenta que una parte decisiva de los avances médicos del siglo XX proceden de los seres vivos.

La bioquímica, el diseño industrial, la industria del automóvil, la construcción, el sector textil y del calzado, y otras tantas actividades tratan de emular la naturaleza (biomimética) para mejorar los diseños humanos.

Bioluminiscencia: organismos que iluminan con eficiencia

Entre las aplicaciones que despiertan más interés para campos como la biotecnología y la medicina, destaca la bioluminiscencia, o producción de luz por organismos vivos, atributo práctico para, según la especie, aparearse, cazar presas, confundir a sus predadores, o comunicarse de modos todavía no descifrados por la ciencia.

Se cree que la bioluminiscencia podría originar numerosas aplicaciones prácticas porque se convertiría en un modo de producir luz y no de potenciar la ya existente, a diferencia de la fluorescencia, la fosforescencia o la refracción de la luz -técnicas usadas también por los organismos.

En comparación con la luz humana, la bioluminiscencia es mucho más eficiente y avanzada: no genera calor ni, por tanto, malgasto de energía. Es una luz que no contamina ni se agota, que se autorregula según el entorno y los estímulos de uno o un grupo de organismos.

La tragedia de perder especies antes de conocerlas

Más allá de sus graves consecuencias naturales, la pérdida de biodiversidad reduce las posibilidades de profundizar en las aplicaciones de la bioluminiscencia y causa otros muchos inconvenientes.

Perder especies desconocidas, apartadas del foco público al no tratarse a menudo de árboles gigantescos ni megafauna terrestre, supone, según Edward O. Wilson, un futuro con menos posibilidades para hallar soluciones a los grandes retos.

Cualquier cálculo sobre el porcentaje de bacterias, arqueobacterias y organismos celulares que desconocemos es una mera proyección.

En este último dominio, la ciencia reconoce sus lagunas en los reinos con organismos más diminutos, más difíciles de estudiar: protistas (algas, protozoos, mohos); y fungi (mohos, levaduras y setas); conocemos algo mejor plantas y animales, aunque se descubren nuevas especies de manera habitual, incluso en zonas tan conocidas por la ciencia como Europa Occidental o Norteamérica.

Los organismos iluminados

Apenas conocemos unas decenas de especies de animales bioluminiscentes, aunque el número podría ser mucho mayor. Entre ellos:

• Animales: varios artrópodos (incluyendo las luciérnagas), moluscos terrestres, y anélidos (orugas, nematodos, etc.).
• Fungi: se conocen varias setas “foxfire” que crecen en la madera en descomposición (género Armillaria). Se han identificado otras 40 especies ajenas a este género que manifiestan el fenómeno.
• Peces: los lophiiformes, célebres por su aspecto monstruoso; especies de tiburón, peces Anomalopidae (con ojos de linterna), Myctophidae o peces linterna, y apenas un puñado de especies adicionales.
• Invertebrados marinos: varias especies de cnidarios (anémonas), tenóforos (medusas), equinodermos, crustáceos, quetognatos (pequeños depredadores de plancton), y moluscos.
• Microornanismos: apenas se han estudiado algunas especies de dinoflagelados, Vibrionaceae, la familia de bacterias marinas Shewanellaceae, y unas decenas de hongos microscópicos. 

La fascinación humana por la bioluminiscencia

Pese a nuestra pasmosa falta de conocimiento, existen estudios y documentos gráficos sobre animales que emiten luz desde la Época Clásica.

Aristóteles (siglo IV a.C.) observó que la luz de luciérnagas y gusanos no emitía calor, a diferencia de la vela. En el siglo I dC, Plinio el Viejo describió criaturas marinas bioluminiscentes observadas en la bahía de Nápoles, incluyendo medusas y crustáceos.

Soñamos con integrar el secreto de la bioluminiscencia en aplicaciones humanas, ha explicado The Economist.

Cómo los organismos vivos crean luz

Ya en el siglo XV, el químico Robert Boyle realizó el primer intento serio de desentrañar científicamente los secretos de la “luz viviente”. Observó que los hongos bioluminiscentes usados en el experimento dejaban de brillar cuando se les privaba de oxígeno dentro de un recipiente.

Ahora sabemos que los organismos se iluminan usando tres técnicas:

• Intracelular: células específicas de un organismo bioluminiscente emiten luz, que se proyecta a través de la piel traslúcida del organismo o filtrándose por tejidos reflectantes (luciérnagas).
• Extracelular: estos organismos usan dos tipos de pigmento, luciferina y luciferasa, que se iluminan al entrar en contacto entre sí.
• Asociándose con bacterias simbióticas: varios organismos marinos como celentéreos, gusanos, moluscos, equinodermos y peces, almacenan bacterias luminiscentes en pequeñas vejigas distribuidas a lo largo del cuerpo.

Experimentos tecnológicos con bioluminiscencia

Se investigan numerosos usos para la luz creada por organismos vivos, incluyendo métodos para iluminar la expansión de enfermedades o iluminar ciudades sin coste energético.

Destacan, entre otras aplicaciones:

• Árboles luminosos para espacios públicos o carreteras, que aumentaran la seguridad, redujeran la facura eléctrica y el impacto del alumbrado público.
• Plantas que se iluminaran cuando demandaran agua.
• Maneras de detectar la contaminación bacteriana de alimentos. Por ejemplo, productos contaminados con E.coli.
• Identificadores biológicos el control y trazabilidad de organismos (incluido el humano).
• Detectores luminosos de especies bacterianas.

Adam Mann adelanta en Wired algunas imágenes y curiosidades de una exposición en el Museo Americano de Historia Natural de Nueva York titulada “Criaturas de luz: la bioluminiscencia de la naturaleza”, en la que habrá organismos vivos y modelos a escala explicando los detalles de la “luz viviente”.

En esta exposición, se podrán ver la mayoría de los siguientes organismos, muchos de los cuales habrán acompañado al submarino Deepsea Challenger, usado por James Cameron para visitar el fondo de las profundidades abisales.

Hongos de la madera “foxfire”

Los hongos de la madera en descomposición del género Armillaria que generan luz crecen en Asia, Australia, Europa y Norteamérica. Fueron documentados por Aristóteles en 382 aC y Plinio el Viejo, en el siglo I dC.

Como el resto de organismos que generan luz fuera de sus células, estos hongos se sirven de una reacción entre dos pigmentos que, al entrar en contacto entre sí, se iluminan: la luciferina y la luciferasa.

En bosques donde están muy presentes, su iluminación crea un efecto evocado como “foxfire”.

Coral luminiscente

Algunas especies de estos animales coloniales  que generan un característico esqueleto calcáreo son bioluminiscentes.

La mayoría son, por el contrario, biofluorescentes, al iluminarse sólo después de absorber luz. Los rojos, verdes, naranjas y vívidas tonalidades de los arrecifes de coral aparecen cuando son iluminados por ondas de luz específicas.

Luciérnaga

Las luciérnagas se encuentran entre las criaturas bioluminiscentes más conocidas por el imaginario popular. Esta familia de pequeños escarabajos polígafos se encuentra en todo el mundo.

La luz que mana de su abdómen es verde, amarilla o rojo pálido. La luz tiene distintos propósitos a lo largo de la vida de este coleóptero de la familia de los lampíridos, comprendida por unas 2.000 especies: los machos adultos usan la luz para el cortejo, mientras varias especies usan patrones de iluminación para identificarse.

Escorpión ultravioleta

Cuando ciertos minerales reaccionan a longitudes de onda ultravioleta en sus exoesqueletos, varias especies de esta orden de arácnidos se iluminan en la noche cerrada.

Varias arañas poseen este mismo atributo, así como varias especies de insectos.

Pez linterna

Los peces linterna viven en las aguas abisales de todo el planeta. Son tan abundantes que se estima que constituyen el 65% de toda la biomasa de peces en las aguas abisales.

Su cuerpo es de pequeño tamaño y su uso de la bioluminiscencia ha contribuido a su éxito biológico: además de usar la luz como técnicas de comunicación, ayudando en el cortejo, los bancos de peces linterna adaptan la luz emitida por su organismo a la luz ambiental en cada momento.

De esta manera, vistos desde abajo, desaparecen de la vista de los predadores potenciales.

Pez de ojos de linterna

Los peces de ojos de linterna o Anomalopidae son una familia de peces marinos que viven en las aguas tropicales de todo en mundo.

Los anomalopidae cuentan con un pequeño órgano bajo el ojo repleto de bacterias simbiontes, generadoras de la bioluminiscencia. Esta técnica les permite atraer al zooplancton.

Pez demonio

Como otras criaturas de las aguas abisales, los peces demonio o estómidos destacan por su célebre aspecto monstruoso.

Su cuerpo, habitualmente oscuro, está recubierto de fotóforos productores de luz, usados para atraer a la presa y confundir a los depredadores.

Dinoflagelado

Estos protistas flagelados son en su mayoría unicelulares y forman parte del plancton marino. Emiten luz cuando son molestados y, dada su abundancia, la iluminación sincronizada de floraciones compuestas por millones de estos seres produce ráfagas de luz azulada visibles desde la superficie.

La estrategia de los dinoflagelados radiantes tiene más sentido de lo que sugiere un rápido estudio de su comportamiento. Al iluminarse cuando se acerca el predador, no sólo quedan expuestos los microorganismos, sino que la luz ilumina mayores presas, desviando la atención del predador.