Bioluminescência

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Exemplo de luz bioluminescente da espécie Bathocyroe fosteri.

Bioluminescência (palavra híbrida, proveniente do grego bios, que significa "vida", e do latim lumen, que significa "luz") é a produção e emissão de luz por um organismo vivo. Trata-se de uma forma de ocorrência natural de quimioluminescência, em que a energia resultante de uma reação química é lançada sob a forma de emissão de luz. Muitas criaturas, como os pirilampos (português europeu) ou vaga-lumes (português brasileiro), produzem luciferina (um pigmento), que reage com o oxigénio para criar luz, e luciferase (uma enzima), que age como catalisadora da reação, para a acelerar.[1] A reação é por vezes mediada por cofatores, como iões de cálcio ou ATP. A reação química pode ocorrer tanto no interior como no exterior das células. Em bactérias, a expressão de genes relacionados com a bioluminescência é controlada por um operão, denominado 'operão Lux'.[2]

A bioluminescência ocorre em diversos grupos de organismos, desde vertebrados a invertebrados marinhos, assim como em microorganismos e animais terrestres. Organismos simbióticos contidos noutros organismos maiores são também capazes de bioluminescer.

Características[editar | editar código-fonte]

Bioluminescência é uma forma de luminescência ou de emissão de "luz fria". Menos de 20% da luz gera radiação térmica. Não deve ser confundida com fluorescência, fosforescência ou refração de luz.

É estimado que 90% da vida abissal produz, de algum modo, bioluminescência. A maioria da emissão de luz proveniente desses seres pertence ao espectro de luz azul e verde, as cores que mais facilmente se transmitem pela água do mar. No entanto, certas espécies emitem vermelho e infravermelho e o género Tomopteris emite bioluminescência amarela.

Bioluminescência não-marinha é mais raramente encontrada. A forma de bioluminêscencia terrestre mais conhecida é o pirilampo (português europeu) ou vaga-lume (português brasileiro). Outros insetos, larvas de insetos, anelídeos, aracnídeos e mesmo algumas espécies de fungos são conhecidos por possuírem capacidades bioluminescentes.

Algumas formas de bioluminescência são mais brilhantes (ou só existem) à noite, seguindo um ritmo circadiano.

Adaptações para bioluminescência[editar | editar código-fonte]

A bioluminescência tem diferentes funções em diferentes taxa:

Camuflagem por contrailuminação[editar | editar código-fonte]

Em algumas espécies de lulas, bioluminescência bacterial é usada para contrailuminação: o animal ajusta a intensidade da sua bioluminescência de modo a igualar a intensidade da luz ambiental superior, resultando numa invisibilidade do animal quando visto de baixo.[3] Foram encontradas nestes animais vesículas fotorecetivas que controlam a intensidade e o contraste desta iluminação, para criar uma combinação perfeita.[3] Estas vesículas são normalmente separadas do tecido que contém as bactérias bioluminescentes. Contudo, na espécie Euprymna scolopes, estas bactérias integram as vesículas.[4]

Mimetismo para atrair presas[editar | editar código-fonte]

Bioluminescência é usada para atrair as presas por muitos peixes de águas profundas, como Melanocetus johnsonii. Um apêndice pendente que se estende da cabeça destes peixes atrai pequenos animais para uma distância que os possam atacar.[5]

O tubarão Isistius brasiliensis usa a bioluminescência para camuflagem mas uma pequena porção da parte inferior permanece escura que parece um pequeno peixe para grandes peixes predatórios, como o atum e a cavala. Quando estes tentam comer o "pequeno peixe", são mordidos pelo tubarão.[6]

Os dinoflagelados podem usar a atração pela bioluminescência como defesa contra predadores. Eles iluminam quando detetam a presença de predadores, possivelmente deixando-os mais vulneráveis a predadores de um nível trófico superior.[7]

Atrair parceiros[editar | editar código-fonte]

A atração de parceiros é usada ativamente pelos pirilampos (português europeu) ou vaga-lumes (português brasileiro), piscando periodicamente os seus abdómenes no período de acasalamento.[8]

Nos ambientes marinhos, o uso de bioluminescência para atração de parceiros é bem documentado apenas em ostracodes, pequenos crustáceos similares a camarões. Enquanto, as feromonas podem ser usadas para comunicações a longa distância, a bioluminescência é usada a curta distância.

Distração[editar | editar código-fonte]

Algumas lulas e pequenos crustáceos usam misturas de químicos bioluminescentes ou lamas com bactérias bioluminescentes da mesma maneira que a maioria das lulas usa tinta. Uma nuvem de material luminescente é libertada, distraindo ou repelindo predadores, enquanto as lulas ou crustáceos fogem para segurança.

Repulsão[editar | editar código-fonte]

As larvas de todas as espécies de pirilampos brilham para repelir predadores.

Comunicação[editar | editar código-fonte]

A comunicação entre bactérias desempenha um papel importante na regulação da luminescência em muitas espécies de bactérias. Ao usarem pequenas moléculas segregadas para o ambiente extracelular, elas são capazes de adaptarem o seu comportamento, acionando os genes de produção de luz apenas quando se encontram em zonas de grande quantidade de células.

Iluminação[editar | editar código-fonte]

Apesar de grande parte da bioluminescência marinha apresentar uma cor entre o verde e o azul, algumas espécies da família Stomiidae produzem um brilho vermelho. Esta adaptação permite a estes peixes verem presas de cor vermelha, normalmente invisíveis em ambientes de oceano profundo, onde a luz vermelha é filtrada pelas colunas de água.[9]

Biotecnologia[editar | editar código-fonte]

Organismos bioluminescentes são alvo de muitas áreas de pesquisa. Sistemas de luciferase são largamente usados no campo da engenharia genética como genes repórteres. São também aproveitados para pesquisa médica usando imagiologia bioluminescente.

A simbiose entre vibriões e inúmeros invertebrados marinhos e peixes, nomeadamente com a espécie Euprymna scolopes, é chave para modelos experimentais de simbiose e bioluminescência.

A estrutura dos fotóforos, os órgãos produtores de luz em organismos bioluminescentes, estão atualmente em investigação por designers industriais.

Aplicações propostas para bioluminescência obtida pela engenharia[editar | editar código-fonte]

Algumas aplicações propostas para uso de bioluminescência incluem:[10]

  • Árvores luminosas para iluminar estradas e poupar dinheiro gasto em eletricidade pelo governo
  • Árvore de natal que não precisa de luzes, reduzindo o perigo de incêndios elétricos
  • Culturas agrícolas e plantas domésticas que se iluminam quando necessitam de água
  • Novos métodos para detetar contaminação bacterial de carnes e outras comidas
  • Bio-identificadores para condenados e pacientes mentais
  • Deteção de espécies bacteriais em cadáveres suspeitos
  • Animais de estimação que bioluminescem (coelhos, ratos, peixes, etc.)

Referências

  1. Kirkwood, Scott. (primavera de 2005). "Mistérios dos Parques:: Azul Profundo" (em inglês). National Parks Magazine: 20 e 21 pp.. Associação Nacional para a Conservação de Parques. ISSN 0276-8186. Página visitada em 14 de junho de 2010.
  2. Hastings JW. (1983). "Diversidade biológica, mecanismos químicos e as origens evolucionárias dos sistemas bioluminescentes" (em inglês). J. Mol. Evol. 19 (5): 309–21 pp.. DOI:10.1007/BF02101634. ISSN 1432-1432. PMID 6358519.
  3. a b RE Young; CF. Roper. (1976). "Camuflagem bioluminescente em animais de média profundidade: evidências de lulas vivas" (em inglês). Science 191 (4231): 1046–8 pp.. DOI:10.1126/science.1251214. PMID 1251214. Bibcode1976Sci...191.1046Y.
  4. D Tong; NS Rozas; TH Oakley; J Mitchell; NJ Colley; MJ McFall-Ngai. (2009). "Evidência de sensibilidade a luz num órgão bioluminescente" (em inglês). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106 (24): 9836–41 pp.. DOI:10.1073/pnas.0904571106. PMID 19509343. Bibcode2009PNAS..106.9836T.
  5. Richard Edward Young. (1983). "Bioluminescência oceânica: uma visão global das suas funções" (em inglês). Bulletin of Marine Science 33 (4): 829-845 pp..
  6. ReefQuest Centre for Shark Research. Ecologia dos Tubarões: O Tubarão Charuto] (em inglês). Biology of Sharks and Rays. Página visitada em 4 de dezembro de 2011.
  7. Steven HD Haddock; MA Moline; JF Case. (2009). "Bioluminescência dos mares" (em inglês). Annual Review of Marine Science 2: 443–493 pp.. DOI:10.1146/annurev-marine-120308-081028.
  8. KF Stanger-Hall; JE Lloyd; DM Hillis. (2007). "Filogenia de pirilampos ou vaga-lumes norte-americanos Phylogeny of North American fireflies (Coleoptera: Lampyridae: implicações da evolução de sinais de luzes" (em inglês). Molecular Phylogenetics and Evolution 45 (1): 33–49 pp.. DOI:10.1016/j.ympev.2007.05.013. PMID 17644427.
  9. R.H. Douglas; C.W. Mullineaux; J.C. Partridge. Sensibilidade para ondas longas em mar profundo pela família de peixes Stomiidae com bioluminescência vermelha: evidências para a origem da dieta da espécia Malacosteus niger devido à retina fotossensibilizadora derivada da clorofila (em inglês).
  10. Perguntas e Respostas sobre bioluminescência (em inglês). Scripps Institution of Oceanography. Página visitada em 03/08/2012.

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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