Por qué evolucionó la bioluminiscencia para transformarse en luz roja y azul

criaturas bioluminiscentes

La bioluminiscencia del mar casi siempre se emite en un tono: azul

Las leyes de la naturaleza restringen la luz viva a unos pocos matices, que también resultan ser bastante localizados

El mundo brilla constantemente, desde las profundidades del mar hasta la hierba bajo tus pies en las calurosas noches de verano. La bioluminiscencia, la producción de luz viva a través de bacterias brillantes o reacciones químicas, es una de las manifestaciones más milagrosas de la naturaleza. Y es sorprendentemente abundante, habiendo evolucionado casi 30 veces solo en peces marinos.

Pero hay algo curioso acerca de estos fuegos artificiales naturales: parecen haber evolucionado hacia categorías de color contenidas que también resultan ser bastante localizadas.

He aquí por qué los azules, rojos y amarillos tienden a dominar el espectro de luz del mundo natural.

Azules del océano profundo

En las noches sin luna en algunas partes del mundo, la superficie del mar brilla con floraciones azules de plancton bioluminiscente. La prevalencia de este fenómeno va aumentando con la profundidad: más del 75 por ciento de los habitantes de las profundidades marinas brillan. De hecho, alrededor del 80 por ciento de la bioluminiscencia de nuestro mundo se encuentra debajo de la superficie del océano, con miles de especies de peces, bacterias, algas y gusanos iluminando los rincones y grietas de las profundidades. Sin embargo, a pesar de esta diversidad, la bioluminiscencia del mar casi siempre se emite en un tono: azul. ¿Por qué?

Resulta que, debido a su longitud de onda intermedia, la luz azul viaja más lejos en el agua. Las luces visibles con longitudes de onda largas (como el rojo) y longitudes de onda muy cortas (como el violeta) se absorben más rápidamente y se filtran. Este fenómeno es, por cierto, también la razón por la que el océano parece azul. Brillar en tonos aguamarina es, por lo tanto, el sistema más eficiente para iluminar el camino. "Ha habido un poco de convergencia en la luz azul [en ambientes marinos]", dice Matthew Davis, biólogo marino de la Universidad St. Cloud.

Más de la mitad de las especies de peces bioluminiscentes conocidas generan su propia luz a través de reacciones químicas internas. El resto depende del trabajo en equipo entre los peces y una abundante población de resplandecientes bacterias inquilinas que habitan en un órgano ligero en el cuerpo del pez. En los últimos casos, los peces nacen apagados y deben convertirse en estrellas: a medida que se desarrollan, invitan a sus cuerpos a los microbios brillantes de las aguas circundantes, donde las bacterias reciben refugio y alimento a cambio del trabajo de la luz.

rape hembra

Esta luz viviente tiene diferentes propósitos para diferentes criaturas. Para algunos, es una poderosa arma de caza: un faro que ilumina el camino para los peces depredadores. Para otros, es una señal de receptividad publicitaria para posibles parejas.

El malvado rape parece utilizar la bioluminiscencia para ambos. Las hembras tienen llamativos orbes azules de neón que cuelgan sobre sus cabezas como cañas de pescar, lo suficientemente brillantes como para atraer a sus dentudas fauces presas hasta el doble de su tamaño. Pero estas atractivas linternas también ayudan a los desventurados machos a hacer una pareja. Y mientras que las hembras del rape son difíciles de pasar por alto, los machos son trágicamente tenues en comparación, en más de un sentido.

Los machos de rape nacen con un objetivo: encontrar pareja. Como tales, no requieren luminosos accesorios, solo un agudo sentido del olfato para detectar feromonas femeninas y agudos ojos para vislumbrar el brillo específico de la especie de una potencial pareja. Aquí, la luz azul es de suma importancia: lo mejor para la especie es que la hembra brille tan intensamente como pueda y que el macho invierta todos los recursos posibles para detectarla. Como tal, el rape macho apenas tiene un tracto digestivo del que hablar y no tiene instinto de caza.

Pero incluso encontrar una pareja azul brillante en un mar de oscuridad es una tarea abrumadora: hasta el 99 por ciento de los machos morirán de hambre vírgenes. Ese puede ser el menor de dos males. Un rape macho exitoso solo tiene pocos momentos para celebrar: en el momento en que toca a su nueva novia, se apega, literalmente. Su cuerpo comienza a desintegrarse rápidamente, fusionando su carne con la de ella hasta que finalmente son uno. Al final, poco queda del macho salvo sus testículos. Una hembra llevará a la vez más de seis machos en su cuerpo como alforjas permanentes de esperma para su uso posterior a su discreción.

La luz azul, al parecer, no siempre es algo que quieras seguir.

Iluminando la noche

Sobre el agua, donde la luz es abundante, la bioluminiscencia no tiene la misma ventaja competitiva. Es mucho menos común ver criaturas gastando energía para producir su propia luz cuando el entorno se la proporciona; es por eso que se teoriza que la bioluminiscencia terrestre evolucionó mucho más tarde que la marina. Pero varias, cuando las criaturas terrestres se iluminan, tienden a brillar en amarillo o verde, y es probable que ocupen el lugar del sol poniente cuando el crepúsculo cubre el paisaje.

"La selección natural favorece las señales que se ven más fácilmente, con la mayor cantidad de contraste con el entorno circundante", explica el entomólogo Marc Branham de la Universidad de Florida.

luciérnagas

La más notoria es la luciérnaga (o la chinche relámpago, según el lugar donde vivas), con más de 2.000 especies que iluminan las noches de verano con destellos de color amarillo-dorado-verde. Se cree que la bioluminiscencia de la luciérnaga se originó como una advertencia a los depredadores: puedo verme bonita, pero tengo un sabor desagradable. Pero con el tiempo, estas exhibiciones se reutilizaron para el romance. El principal lenguaje de amor de las luciérnagas es ligero, y el cortejo es un proceso apropiadamente llamativo. Tanto los machos como las hembras parpadean, y cada especie de luciérnaga ha desarrollado un código único para ayudar a las posibles parejas a detectarlo.

La naturalista Lynn Faust, autora de Fireflies, Glow-worms, and Lightning Bugs, trabaja con luciérnagas "loopy 5", así apodadas parcialmente por sus llamativos bailes aéreos. "Combinan destellos y brillos y bucles y remolinos en 'trenes de destellos'", dice Faust. "Debe ser para complacer a las damas". Según Faust, las exhibiciones tan complejas no son baratas: los machos invierten en ellas una enorme cantidad de trabajo y energía a pesar de su corta vida.

Pero algunos machos pueden haber desarrollado un inteligente truco para duplicar su producción: reflejar sus destellos en cuerpos de agua que reflejan sus movimientos, haciéndolos parecer "supermachos". Si bien Faust no está seguro de si esto es completamente intencional, esta especie de luciérnaga ha evolucionado para vivir casi exclusivamente alrededor de estanques y marismas.

Con las luciérnagas, sin embargo, los villanos se esconden entre los artistas. Las luciérnagas Photuris versicolor hembras, apropiadamente apodadas femme fatales, imitarán los llamamientos luminosos de otras especies, pero cuando los machos se acercan esperando tener sexo, son devorados en su lugar.

Lamentablemente, la mayoría de los insectos relámpagos tienen problemas mayores de los que preocuparse. La contaminación lumínica cada vez mayor en los centros urbanos de todo el mundo está oscureciendo la bioluminiscencia natural, lo que dificulta que las criaturas brillantes se comuniquen y se reproduzcan. A Faust le preocupa que podamos ver una disminución en la omnipresencia de la bioluminiscencia de los insectos en los próximos años.

El distrito rojo

La luz roja es relativamente rara en criaturas marinas y terrestres, ya que estas longitudes de onda más largas pueden ser demasiado tenues incluso para los ojos humanos. Pero algunos animales se han aprovechado de este hecho. Por ejemplo, en las profundidades del mar, muchos peces han perdido la capacidad de ver el rojo. Esto resulta funcionar a favor de las especies que se encuentran en la parte inferior de la cadena alimentaria: adornar las escamas con tonos rubí significa ponerse un manto de invisibilidad.

gusano del ferrocarril

A menos que, es decir, estés siendo cazado por un pez dragón semáforo rojo (Malacosteus niger). El mandíbulas sueltas semáforo rojo (stoplight loosejaw dragonfish en inglés), llamado así por sus fauces parecidas a una trampa para ratones, que se desquician hasta un desagradable grado para que pueda tragarse a la presa entera, es el maestro del sigilo. Pero su misteriosa sonrisa no es ni siquiera la característica más singular de este ninja de aguas profundas.

Como muchos de sus vecinos, el semáforo flojo inicialmente produce luz azul, en este caso de pequeñas glándulas debajo de sus ojos. Pero en una colorida pirueta, es capaz de reabsorber esta luz azul en una proteína que brilla con un rojo sutil. El proceso de reabsorción/reemisión da como resultado algo parecido a "una luz negra que ilumina un cartel de Grateful Dead", según el biólogo Leo Smith, que estudia la evolución de la bioluminiscencia en el Instituto de Biodiversidad de la Universidad de Kansas en Lawrence.

Es más, a diferencia de la mayoría de los peces de aguas profundas, el semáforo flojo es también uno de los pocos peces capaces de ver largas longitudes de onda rojas al producir un derivado de la clorofila, el pigmento de conversión de luz que se encuentra típicamente en las plantas. En un mundo donde la luz roja bien podría ser ninguna luz, esta atípica habilidad permite que el semáforo rojo abra las mandíbulas par acechar a su presa sin ser detectado.

Las criaturas terrestres han adquirido un truco similar. Los gusanos del ferrocarril (que en realidad no son gusanos en absoluto, sino la forma larvaria de un tipo de escarabajo) también usan focos rojos montados en sus cabezas para escabullirse por el suelo del bosque. Al igual que las versiones terrestres del pez dragón, utilizan esta longitud de onda privada para emboscar a sus miopes presas como pequeños cazadores furtivos con gafas de visión nocturna.

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