Luciérnagas en un bosque cerca de Nuremberg (Alemania)
tiempo de exposición 30 segundos (fuente)


La bioluminiscencia es una capacidad que tienen ciertas bacterias, hongos, dinoflagelados y por supuesto... las luciérnagas. Estas últimas producen luz en algunas células especializadas de su abdomen, y no lo hacen para alegrarnos la vida en las noches de verano, sino para ligar entre ellas. ¿Pero cómo?

Luciferina  (fuente)


La luz es creada por una reacción que cataliza la enzima luciferasa [1], y no es un proceso fácil... ni barato: Producir un solo fotón de luz visible requiere tanta energía que hace falta partir 8 moléculas de ATP. Vamos a verlo:

La luciferasa tiene un cofactor, luciferina, que utiliza ATP para poder acomplejarse luego con oxígeno. Esta oxiluciferina está en un estado electrónico excitado y emite luz para quitarse el calentón.

La reacción [2] ocurre en varios pasos:

luciferina + ATP -------------> luciferil adenilato + PPi (pirofosfato)
luciferil adenilato + O2 -------------> oxiluciferinaexcitada + AMP + CO2
Enzima luciferasa (fuente)
oxiluciferinaexcitada -------------> oxiluciferina + LUZ 
 

La eficiencia de la reacción roza el 80%... una bombilla incandescente solo convierte el 10% de la energía que gasta en luz (Evolución 1 - Ingenieros 0)

La longitud de onda de esta luz oscila entre 510 y 670 nm (desde el amarillo verdoso hasta el rojo). Si quieres saber por qué cambia el color tenemos que sumergirnos un ratito por la estructura de la luciferasa, porque el color de la luz depende de los aminoácidos de esta enzima: En la luciérnaga japonesa silvestre (wildtype), que emite luz de color amarillo verdoso, el aminoácido número 286 es una serina. Bien, si se cambia ese aminoácido a asparragina, el color vira a rojo. Y lo más acongojantemente curioso es que, como puedes ver en esta figura, el aminoácido 286 está a una distancia bastante considerable de la propia luciferina.

No está claro si el interruptor que regula la generación o no de luz está en el aporte de oxígeno o lo decide el sistema nervioso del insecto... O igual es todo mentira, y simplemente tienen miedo a la oscuridad ;-)


Bibliografía:
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[1] Luciferasa, la enzima que cataliza el proceso, es algo diferente entre las distintas especies quimioluminiscentes. El modelo que tienes arriba en azul es el de la luciferasa de luciérnaga. Aquí puedes ver, a la izquierda la bacteriana y a la derecha la de los dinoflagelados (los que dan ese brillo verdoso a veces al mar).

[2] El mecanismo de reacción, más formal, es este: en.wikipedia.org/wiki/File:Luciferase_Mechanism.gif