NeoFronteras

Origen celular de la bioluminiscencia marina

Área: Biología — jueves, 27 de octubre de 2011

Descubren cómo se da a nivel celular la biolumiscencia producida en el mar por los dinoflagelados, un microorganismo del plancton marino.

Desde siempre los marineros informaban fascinados del despliegue de luces verdosas que a veces los mares tropicales les ofrecían. Ese fenómeno tiene, en general, un origen bioluminiscente.
Ya Darwin, en el diario que escribió sobre su viaje en el Beagle, escribía con cierto lirismo: “Mientras navegábamos al sur de Plata, en una noche muy oscura, el mar presentó el más bello y maravilloso espectáculo. Había una brisa fresca y en cada parte de la superficie en la que durante el día se veía espuma ahora se emitía una luz pálida. La nave apartó dos nubes de fósforo líquido, y su estela era seguida por un séquito lechoso.” También menciona haber visto esta fosforescencia a cierta profundidad. Achaca este tipo de fenómenos a seres vivos, algunos de los cuales, especula, podrían ser muy pequeños. También habla de la bioluminiscencia de ciertas medusas.
Se sabe que hay varias criaturas y organismos que producen esa fosforescencia. Uno de los responsables es un ser unicelular que forma parte del plankton marino: los dinoflagelados.
Ahora un nuevo estudio detalla el mecanismo mediante el cual estos seres producen bioluminiscencia. Un estudio publicado en PNAS por Susan Smith de Emory School of Medicine y Thomas DeCoursey de Rush University Medical Center y otros colaboradores explica el mecanismo.
Según estos investigadores un aspecto clave del mecanismo de bioluminiscencia de los dinoflagelados tiene que ver con el voltaje de las bombas de protones de sus membranas, que pueden abrirse o cerrarse por eventos químicos o eléctricos. Recordemos que en las membranas celulares hay complejos proteínicos que cumplen diversas funciones. Algunos de ellos tienen forma de tubo y actúan como un canal a través del cual se bombean determinados iones. En el caso aquí considerado se bombean iones de hidrógeno, es decir, protones.
J. Woodland Hastings, uno de los autores del artículo, sugirió la presencia de bombas de protones en dinoflagelados hace casi 40 años. Pero ha sido ahora cuando se ha confirmado su presencia mediante la identificación de los genes responsables y otros experimentos. Estas bombas de protones son similares a las bombas de protones previamente identificadas en células humanas, de ratón o en tunicados.
Según el estudio, la luz generada por los dinoflagelados se debe al siguiente mecanismo: en un principio el dinoflagelado flota en el agua, luego una estimulación mecánica generada por el movimiento de las aguas circundantes (quizás producidas por un Beagle o algo similar) envía impulsos eléctricos hacia un compartimiento celular interno denominado vacuola, que tiene abundancia de protones. Estos impulsos eléctricos abren las bombas de protones sensibles al voltaje que conectan la vacuola con pequeños bolsillos de la membrana vacuolar denominados scintillons.
Una vez abiertas las bombas de protones, éstas llevan protones de la vacuola hacia los scintillons. Los protones que entran en los scintillons activan la luciferasa almacenada en la los scintillons. La luciferasa es una de las proteínas típicas que producen destellos luminosos cuando es excitada.
Cuando la luciferasa es activada por los protones, produce la luz que emana de los dinoflagelados (versión a mayor tamaño de la imagen haciendo clic sobre la misma). Si hay suficiente cantidad de estos microorganismos entonces parece que el agua del mar emite luz.
Este estudio ilumina el mecanismo subyacente de hay detrás de un fenómeno natural muy bello de nuestros océanos y aumenta nuestra comprensión sobre los dinoflagelados, que a veces pueden producir toxinas que pueden ser dañinas para el medio ambiente.
Así que si alguna vez navega por la noche a bordo de un velero y ve uno de estos fenómenos, acuérdese del origen de ese espectáculo, porque la poesía y la belleza no están reñidas con la ciencia.