Oscuro claro

Es una luz de día y el pauma es suficiente con mostrar sus plumas coloridas para que las hembras de alrededor se seducen. Quedan fascinados por sus plumas ojivales. La grulla, por su parte, se agacha la cabeza delante de la hembra, salta y realiza una elegante danza de ballet. La hembra también ha sido embrujada inmediatamente. Pero los animales que viven en el mar profundo tienen una gran dificultad para cortejarse: el mar está oscuro. No llega luz y toda su belleza queda oculta, frustrada. ¿Qué hacer para dejarse llevar por alto y seducir a las personas?
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Oscuro claro
01/12/2005 | Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber | Elhuyar Zientzia Komunikazioa
(Foto: S. haddock / monterey bay aquarium research institute)

Para sobrevivir en el reino animal es necesario un punto de exhibicionismo. Cada especie tiene sus propios criterios de belleza --ya que los macacos sólo tienen que ver con la exaltación del culebro desnuda y el orgullo que muestran -, pero, por encima de la opinión que el resto de animales pueda tener sobre estos criterios, las estrategias son útiles en todos los casos.

Las personas que viven en mar abierto han desarrollado a lo largo de la evolución estrategias completamente diferentes a las demás. La emisión de vibraciones y señales químicas son algunas de las más utilizadas, pero hay otra estrategia: la bioluminiscencia. Algunos animales crean luz para iluminarse a sí mismos para que las personas de la especie puedan encontrarlas en plena oscuridad, atraer a sus presas o ahuyentar a sus enemigos. Al fin y al cabo, la existencia de una linterna propia permite muchas opciones, no sólo para cortejar.

La bioluminiscencia es una estrategia compleja y costosa, por lo que entre los animales terrestres sólo unos pocos la utilizan. En el mar, sin embargo, es muy útil y es utilizada por el 90% de los animales que habitan a profundidades entre 200 y 1.000 metros. De hecho, la mayoría de los animales terrestres vivimos en la superficie, muy cerca unos de otros; de alguna manera, nos movemos en dos dimensiones. Pero, ¿cómo se encontrarán los peces que viven en mar abierto y a una distancia increíble? La clave está en la luz.

En aguas poco profundas abundan animales y plantas de vivos colores, pero a medida que aumenta la profundidad predomina la oscuridad y los colores son entonces poco útiles.
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Luz fría

En el caso de las plantas, es fascinante su capacidad para obtener y vivir energía sólo a través de los rayos solares. La luz les da vida, no necesitan estrategias metabólicas complejas como los animales. Pero aún más sorprendente es comprobar que muchos seres vivos pueden hacer el camino contrario a la fotosíntesis: utilizan energía y producen luz. Como una bombilla, pero de una manera mucho más eficiente, casi el 100% de eficiencia.

Es fácil detectar la pérdida de energía de una bombilla, que si se toca tras un momento de encendido, se encuentra muy caliente hasta casi quemar los dedos. En definitiva, una parte importante de la energía que se canaliza para que los hilos de la bombilla brillan se pierde en forma de calor; tan sólo el 30% de la energía se convierte en luz. Sin embargo, los seres vivos bioluminiscentes convierten toda la energía química en luz. Generan luz fría.

La histioteuthis heteropsis cefalópoda habita a grandes profundidades y su corteza está llena de fotoforos que generan luz. Dependiendo de la luz de la zona, los utiliza para camuflarse ante rapaces y presas.
S. haddock / monterey bay aquarium research institute

El mundo en azul verde

A todos estos seres vivos les da la luz un compuesto llamado Luziferina. Se han observado numerosos tipos de luciferina, pero todos ellos utilizan el mismo mecanismo químico para generar luz. Como todos los procesos relacionados con la emisión y recepción de luz en la naturaleza, las luciferas juegan con electrones. El proceso está conducido por una enzima llamada Luziferasa, que se oxida a la vez que se excita. Los electrones ganan energía en este proceso y al volver a su estado original de energía y relajarse liberan el fotón, es decir, la luz.

La luz siempre es visible. De hecho, la estructura molecular de todas las luciferinas está formada por anillos aromáticos, caracterizados por el salto energético que deben dar los electrones para relajarse, es equivalente a la energía de la luz visible.

Sin embargo, a pesar de la luz visible, el espectro de las luces que se ven en el mar es muy amplio y, en gran medida, la propia estructura de la luciferina delimita el color de la luz resultante. En las luces violuminiscentes del mar se observa un espaciado espectral de morado a rojo -morado, azul, verde, amarillo, naranja o rojo-, si bien los colores predominantes son el azul y el verde. Es decir, una luz que tiene una longitud de onda en el espectro de entre 470-490 nanómetros. Es posible que el color azul sea el más ventajoso desde el punto de vista evolutivo, ya que el agua del mar es especialmente transparente a la luz azul y, por tanto, ésta es la longitud de onda más adecuada para que la luz llegue a cualquier lugar del mar; llega más lejos que cualquier otro color.

Pero no termina aquí la complejidad de la bioluminiscencia. Muchos animales, además de las células generadoras de luz básicas, han desarrollado estructuras ópticas complementarias y muy complejas: a veces para emitir más luz; a veces actúan como pantallas reflectantes para poder dirigir la luz hacia una dirección determinada; al igual que en las linternas, también existen estructuras de enfoque y/o difuminado del rayo de luz; y finalmente, filtros de cambio de color de la luz.

Convergencia evolutiva

Este truco químico para crear luz se ha "inventado" al menos 30 veces en la naturaleza. Ha sido concebida de forma independiente en diferentes épocas, ecosistemas y especies y ha servido para hacer frente a la problemática concreta. Si se observa uno a uno, se observa rápidamente que se han desarrollado de forma independiente, ya que son completamente diferentes las luciferinas utilizadas por unos y otros para producir luz y sus enzimas luzíferas.

Su presencia en la naturaleza demuestra la importancia de la violencia para sobrevivir en mar abierto. Es una verdadera necesidad biológica para los residentes. Ahora bien, detrás de esta estrategia química única, aparecen cientos de usos diferentes ideados por animales marinos.

Muchos lo utilizan para buscar pareja. Utilizan códigos de luz especiales para enviar mensajes como "la hembra en busca de un macho sano". En estos casos, el ritmo de los destellos indica al que puede ser pareja quién busca pareja, y en otras ocasiones la propia forma de los órganos de luz. En todos estos casos, la madurez sexual limita el desarrollo de los órganos bioluminiscentes por parte del pescado.

Atolla vanhoeffeni medusa vive en la mayoría de los mares del planeta. Ofrece espectáculos de luminiscencia impresionantes cuando siente peligro.
Diámetro: 3 cm
(Foto: S. haddock / monterey bay aquarium research institute)

Melanostomias valdivia (black dragonfish en inglés) vive en las aguas de Hawai y desarrolla una adaptación completamente diferente que le resulta muy útil. Tiene dos órganos biolumminiscentes, uno que genera luz azul verde y otro que genera luz infrarroja. La mayoría de los animales que viven en mar profundo no pueden ver la luz infrarroja, por lo que Melanostomias valdivia la utiliza como una linterna para espiar a sus presas sin avisar.

Los cefalópodos utilizan la bioluminiscencia para camuflar. La parte superior del cuerpo se oscurece o se esconde iluminando los extremos de los brazos sobre los depredadores que circulan por el agua. Ofrecen flashes cortos y rápidos cuando sienten peligro.

Los animales que habitan a menor profundidad le han dado otro uso. Les llega la luz natural desde arriba, lo que les convierte en un grave problema sin querer, ya que si el depredador se acerca desde abajo, puede ser percibido a contracorriente. En estos casos, la bioluminiscencia se utiliza para hacer contraluz. Regulan la intensidad y la longitud de onda de la luz que emiten en la zona ventral, de forma que se corresponda con la iluminación ambiental. Así, el depredador se hace casi invisible y simplemente abandona.

La oscuridad del mar profundo y la luz exterior han condicionado notablemente la vida de sus habitantes. La evolución ha recorrido un camino totalmente diferente en ambos casos.
CP

Una estrategia similar utiliza el tiburón cigarro ( Isistius brasiliensis ) para evitar que sus presas lo vean: camufla el vientre haciendo contraposición con bioluminiscencia. Pero la estrategia es aún más compleja: un trozo de piel cercana a la boca no tiene órgano bioluminiscente, por lo que, visto desde abajo, sólo se ve la silueta oscura de un pez pequeño en lugar del tiburón. Cuando se acerca el pez que va a comer con el cuchillo, el tiburón se sujeta como una ventosa y le mete los dientes, muerde y, en un instante, dejando una huella circular casi perfecta que un cigarro le haría apagada en la piel.

Últimamente está cobrando especial interés otro uso de la bioluminiscencia: los investigadores quieren saber si utilizan la luz como lengua, ya que sospechan que puede ser útil como sistema de transmisión de información entre dos individuos de la misma especie.

También los más pequeños

A pesar de la compleja estrategia de bioluminiscencia, no se ha desarrollado únicamente en el reino animal. Muchos animales adquieren la capacidad de emitir luz gracias a las bacterias, que viven en su interior a través de simbiosis e intercambio de nutrientes. La quisquilla Systellaspis debilis lanza el chorro de bacterias bioluminiscentes a cualquier persona que quiera atacar. En la oscuridad negra del mar, el brillo luminiscente puede cegar y desorientar al depredador por un instante. Tiempo suficiente para irse.

Los dinoflajelados son también componentes microscópicos del fitoplancton y son uno de los más abundantes de los seres vivos generadores de luz. Sólo son plantas de 20-500 micras, pero se iluminan para defenderse. Cuando los crustáceos de tipo copépodo se acercan a comer dinoflajelados, los más pequeños emiten flashes de luz que, además de los copépodos, despiertan la atención de los peces más grandes de la zona. Como consecuencia, los copépodos deben dejar en paz a los dinoflajelados y huir de los peces.

Así, de lo más complejo a lo más simple, la bioluminiscencia es una herramienta imprescindible para sobrevivir a la oscuridad marina. No sólo por la escasez de luz, sino porque en el mar la vida no se limita al fondo, son ecosistemas mucho más amplios. Estos dos factores condicionan el modo de vida en el que vivimos, y la diferente forma de vida y evolución de los seres vivos terrestres y marinos en todos estos milenios es evidente.

Los ojos también deben adaptarse
En los últimos años los biólogos han descubierto que los animales marinos, además de las estructuras de generación de luz, han tenido que desarrollar estructuras especiales para ver a otros seres vivos en estas difíciles condiciones. A medida que se profundiza en el mar, la zona aparece cada vez más oscura y azul. En el lado batipelágico, por debajo de los 1.000 metros, no hay ni rastro de luz del día y sólo se ven destellos bioluminiscentes. Para los animales que viven en esta zona, por tanto, es suficiente con tener unos ojos muy pequeños y poco sensibles a la luz. Y es que, a pesar de su baja sensibilidad, con una excelente resolución espacial, son capaces de detectar puntos violuminiscentes a distancias enormes en la oscuridad.
(Foto: gudmundura geir)
En el lado mesopelágico (entre 200 y 1000 metros), sin embargo, la dificultad es doble: tanto la luz del día como las luces bioluminiscentes. La adaptación a situaciones ópticas tan dispares ha influido directamente en el diseño de los ojos de los seres vivos mesopelágicos. La evolución ha tenido que diseñar ojos que se adapten a condiciones lumínicas de casi cualquier profundidad, y los investigadores han visto que tanto óptica como neurológicamente son grandes variaciones: algunos han incrementado la sensibilidad visual para poder verla en iluminaciones débiles, otros han preferido renunciar a esta sensibilidad y desarrollar la capacidad de encontrar más fácilmente los puntos de destellos bioluminiscentes. Por el contrario, los más evolucionados han conseguido intercalar en la retina zonas especializadas en diferentes tipos de luz.
Seguridad nacional
Hace unos años, cuatro científicos que investigaban la bioluminiscencia fueron detenidos por el Servicio de Seguridad de Ucrania tras examinar sus casas. Fueron acusados de haber llevado a un congreso científico de Lituania el mapa mundial del plancton realizado por bioluminiscencia y de haberlo revelado secretos de estado.
(Foto: de archivo)
El caso que finalmente se aclaró es que la bioluminiscencia puede servir para conocer la situación de los barcos secretos submarinos, ya que el plancton emite luz sobre todo cuando le molestan físicamente, como el paso de los submarinos. El Servicio de Seguridad considera que es fácil detectarlos tanto por satélite como por avión.
No sólo era cuestión de entonces, el plancton ha tenido una larga historia en la guerra: En 1918, el submarino alemán U-34 fue destruido en el Mediterráneo tras ser denunciado por la violencia. Desde entonces, muchos países han reconocido que se están desarrollando sistemas avanzados de detección de submarinos mediante plancton.
Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber
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