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Bioluminescência


 Biofísica

Ainda que a capacidade de emitir luz seja notória em alguns animais, como o vaga-lume, o sistema biológico que causa o processo não é muito conhecido.
A faculdade que têm certos seres vivos de emitir luz sem necessidade de fontes externas de energia denomina-se bioluminescência. Sua característica é a energia não se dissipar em forma de calor. Por isso, a luz emitida é fria.
Os seres luminescentes não se restringem a um grupo determinado de espécies animais ou vegetais, mas se distribuem em um terço dos diversos grupos sistemáticos dos animais identificados, embora não se conheça nenhum caso entre anfíbios, répteis, mamíferos e aves, nem tampouco entre as plantas. Grande número de seres luminescentes são marinhos, enquanto na água doce só há na verdade uma única espécie bioluminescente, uma lapa (Latia neritoides), natural da Nova Zelândia. Há casos que não podem ser considerados como de luminescência no sentido estrito. Um exemplo é o camarão hotaru ebi das águas do lago Suva, no Japão, que não é luminescente por si mesmo, mas devido a uma bactéria que o infecta e provoca sua morte em 24 horas. Em terra firme, quase todos os seres que emitem luz são de vida noturna.


Função da bioluminescência. As espécies dotadas dessa propriedade utilizam-na para diversos fins. Existem muitas hipóteses sobre a origem da luminescência. Nas bactérias, cogita-se a possibilidade de que a luminescência decorra da atmosfera isenta de oxigênio das primeiras eras geológicas, isso porque na produção de luz por processo enzímico elimina-se oxigênio, tóxico naquela época. Algumas bactérias mantiveram sua luminescência, ainda que se tenham adaptado ao oxigênio atmosférico e marítimo. Em insetos como Photinus pyralis, uma espécie de vaga-lume da América do Norte, a luminescência visa o êxito do acasalamento. Quando a temperatura é de 25o C, o macho emite clarões durante um terço de segundo a intervalos de 5,5s. A fêmea responde a esse sinal com uma demora exata de 2s em relação ao do macho e, ato contínuo, este responde à fêmea. Se a resposta não demorasse exatamente 2s, o macho não enviaria um segundo sinal à fêmea, evitando-se assim um cruzamento estéril entre espécies diferentes. Em outros casos a luminescência serve de proteção, como acontece com certos peixes mesopelágicos que produzem luminosidade em sua zona ventral, confundindo-se com a claridade do céu aos olhos de seus predadores. Também a usam como defesa os grandes calamares abissais para fugir, quando expulsam uma substância luminescente. Em outros casos, a luz emitida é utilizada para caçar as presas ou para reconhecimento da espécie.


Localização e bioquímica. A bioluminescência pode produzir-se em órgãos chamados fotóforos, cuja origem costuma ser glandular, ou por associação com microrganismos luminescentes, como ocorre em muitos peixes abissais. Se a luz emitida provém de uma glândula, seu controle se desenvolve por impulsos nervosos ou mediante hormônios; se provém de simbiose (associação entre duas espécies com benefício para ambas) com bactérias luminescentes, estas costumam alojar-se em determinadas partes do animal, que pode controlar a luminescência com o movimento dessa parte de seu corpo, com a expansão e contração de melanóforos, ou mesmo com uma membrana escura interposta.
A produção de luminescência deve-se a reações químicas do organismo, catalisadas por enzimas específicas. Basicamente, a reação consiste na oxidação de substâncias, chamadas luciferinas, mediante enzimas denominadas luciferases. Ao oxidar-se, o composto químico passa a um estado de alta energia, desprendendo um fóton (visível) e voltando a seu estado de baixa energia, mais estável que o de alta. Assim se produz a luz. Essa oxidação do substrato enzimático é comum nos peixes abissais. No vaga-lume registra-se uma ativação da luciferina pelo ATP (adenosina trifosfato ou trifosfato de adenosina, molécula que armazena energia), antes da oxidação pelo oxigênio.