Nueva Zelanda' la Cueva de Waitomo está iluminada por una luz extraña

En 1888, el jefe maorí local de la Tribu Kawhia, un hombre llamado Tane Tinorau, decidió liderar un grupo de guerra y atacar a otra tribu en la región de Waikoto, en la Isla Norte de Nueva Zelanda.

Después de conquistar con éxito al otro clan, un cazador fue enviado a buscar comida. Tropezó con la entrada de una red de cuevas. El jefe Tinorau fue el primero en explorar las cuevas en detalle, flotando en una balsa hecha de tallos de flor de lino con solo una antorcha encendida para guiar el camino.

Sin embargo, su antorcha no era la única luz en la cueva. Por encima de su cabeza, el techo de la cueva brillaba como el cielo nocturno. Había miles de pequeños insectos pegados a la roca, cada uno parpadeando en la oscuridad. El hermoso efecto le ha valido a las cuevas su nombre: las Cuevas del Gusano de Luz de Waitomo.

Son solo un entorno en el que puedes encontrar criaturas de luz, una de las muchas especies que pueden emitir un brillo brillante para ayudar a atrapar presas, evitar depredadores e incluso encontrar pareja. Estas criaturas brillantes son una de las vistas más familiares del mundo natural, sin embargo, en algunos casos apenas estamos empezando a entenderlas.

Los gusanos luminosos de la cueva de Waitomo no son gusanos en absoluto. Son larvas de mosquitos de hongos: moscas pequeñas y delicadas que se alimentan de hongos. Tan pronto como las larvas eclosionan, comienzan a girar cuerdas pegajosas del techo de la cueva. Los hilos sedosos han inspirado el nombre latino de los insectos: Arachnocampa luminosa, que se traduce directamente como “gusano araña brillante”.

La bioluminiscencia ha evolucionado por separado al menos 50 veces

Los gusanos brillantes dejan caer glóbulos de moco pegajoso a lo largo de las fibras de la tela, lo que los hace parecer collares de cuentas de vidrio que cuelgan como líneas de pesca del techo. Luego cuelgan de los hilos sedosos y se sientan y esperan. Una glándula en forma de orbe en sus colas produce la luz azul fantasmal: la luz literalmente brilla en sus espaldas.

Los otros insectos que viven en el negro intenso de la cueva no pueden ver la trampa pegajosa de la lombriz brillante, pero pueden ver la luz azul. Atraídas como polillas a una llama, vuelan hacia arriba, solo para quedar atrapadas. Todo lo que queda para que el mosquito hambriento haga es enrollarse en la línea y devorar a su presa viva.

Los luciérnagas son expertos en vivir en la oscuridad. Además de las cuevas de Waitomo, también se pueden encontrar escondidas en los doseles oscuros y húmedos del bosque. Utilizan una reacción química en sus cuerpos para crear luz: un proceso conocido como bioluminiscencia.

Están lejos de ser los únicos en generar luz de esta manera. La bioluminiscencia ha evolucionado por separado al menos 50 veces. La habilidad está dispersa por todo el árbol de la vida, apareciendo en insectos, peces, medusas, bacterias e incluso hongos.

Aunque estos organismos pueden ser sorprendentemente diferentes entre sí – han pasado miles de millones de años desde que algunos de ellos compartieron por última vez un ancestro común-la reacción química responsable de producir luz es notablemente similar en los organismos bioluminiscentes.

En cada caso el animal, los hongos o las bacterias aprovechan la naturaleza reactiva del oxígeno, que quiere combinarse con otros elementos en un proceso conocido como oxidación. El oxígeno se une a una sustancia química llamada luciferina y sufre una reacción química, ayudada por una enzima llamada luciferasa.

Una glándula en forma de orbe en sus colas produce la luz azul fantasmal

El compuesto de alta energía que se forma se descompone, liberando suficiente energía para excitar electrones en los átomos para que salten más lejos del núcleo. Cuando se relajan de vuelta a donde estaban, se expulsa un fotón y se libera energía en forma de luz visible.

Aunque todas las criaturas bioluminiscentes utilizan la misma reacción, la naturaleza y estructura exactas de la luciferina y la luciferasa varían drásticamente entre las diferentes especies.

En el caso de los gusanos luminosos de la cueva de Waitomo, los investigadores apenas han comenzado a estudiar cómo las larvas producen luz. El primer estudio de este tipo se publicó en 2015. Los científicos descubrieron una notable similitud con quizás el más famoso de todos los animales bioluminiscentes: la luciérnaga.

Los investigadores no tenían ninguna razón para sospechar que la bioluminiscencia de la luciérnaga de Waitomo sería similar a la versión luciérnaga. Por un lado, cuando se mezcla luciferina de luciérnaga con luciferasa de luciérnaga de Waitomo, no se produce luz.

Hay una gran distancia evolutiva entre los gusanos de luz y las luciérnagas

El gusano de luz también utiliza una parte inusual de su cuerpo para hacer órganos de luz llamados túbulos de malfighia que forman parte del sistema excretor del insecto. Es un poco como los humanos haciendo luz de sus riñones. No se sabe que otros insectos bioluminiscentes hagan esto.

Para investigar más a fondo, científicos de la Universidad de Otago en Nueva Zelanda aislaron genes de los túbulos malfígicos de los gusanos de luz y observaron cuáles eran inusualmente activos en comparación con la actividad génica en otras partes del cuerpo de los insectos.

Sorprendentemente, tres de los genes más activos codificados para proteínas que eran similares a la luciferasa de luciérnaga. Esto es extraño porque, aunque las dos especies son insectos, hay una gran distancia evolutiva entre luciérnagas y luciérnagas. Uno es una mosca y el otro un escarabajo. Para encontrar un ancestro común para los dos organismos, tendrías que retroceder 330 millones de años.

Es casi imposible que un ancestro común pase los genes de bioluminiscencia a ambos insectos, ya que la mayoría de los otros insectos que evolucionaron del mismo ancestro no brillan en la oscuridad. En cambio, las dos luciferasas pueden haber evolucionado independientemente de una enzima común heredada de un ancestro hace mucho tiempo.

“Los dos insectos están lo suficientemente lejos evolutivamente como para esperar una química única de la luciérnaga”, dice Kurt Krause, uno de los científicos que estudiaron la luciérnaga. “Parece que la luciferina es completamente diferente de la luciérnaga, pero la enzima luciferasa tiene muchas características similares.”

La naturaleza ha encontrado diferentes formas de resolver el problema de hacer luz

Es un descubrimiento inusual, dado que los investigadores saben que otros organismos bioluminiscentes utilizan todo tipo de productos químicos diferentes para producir un brillo. El gusano del ferrocarril, que tampoco es un gusano, sino la larva de un escarabajo, utiliza dos luciferasas diferentes para producir dos colores separados: rojo y verde como un semáforo. El plancton unicelular llamado dinoflagelados produce su propia luciferina, que es químicamente muy similar a la clorofila química verde que se encuentra en las plantas.

Algunos animales bioluminiscentes roban su luciferina de otras criaturas, haciendo que otros hagan su luz para ellos.

El calamar hawaiano bobtail, por ejemplo, explota la naturaleza luminosa de la bacteria Vibrio fischeri. Las bacterias no producen luz cuando están solas flotando en el océano, pero cuando se incorporan al órgano de luz del calamar comienzan a brillar con una tenue luz azul. La relación es mutuamente beneficiosa, ya que a cambio de producir luz, las bacterias obtienen un flujo constante de nutrientes.

“Si nos fijamos en la química de las luciferinas, aunque el oxígeno molecular siempre desencadena la reacción brillante, las luciferinas químicas reales utilizadas en la reacción son muy diferentes”, dice Krause. “La naturaleza ha encontrado diferentes formas de resolver el problema de hacer luz.”

¿Cómo surgió exactamente esta capacidad generadora de luz en primer lugar? Una teoría es que las luciferinas evolucionaron primero como antioxidantes.

En la Tierra primitiva, antes de que nuestro planeta tuviera una atmósfera adecuada, las formas de vida fueron bombardeadas con radiación UV del Sol. Esta radiación habría roto el agua y liberado una forma reactiva dañina de oxígeno que daña las células. La vida respondió produciendo antioxidantes, químicos que son capaces de eliminar este peligroso oxígeno.

Entre el 80 y el 90% de las especies que viven a 700 m o más bajo el nivel del mar pueden producir su propia luz

Gradualmente, la atmósfera de la Tierra cambió. Los niveles de oxígeno aumentaron, lo que significaba que había más disponible para disolverse en los océanos y los organismos podían comenzar a explorar niveles más profundos del océano y aún así obtener el oxígeno que necesitaban para sobrevivir. Pero poco de la luz ULTRAVIOLETA dañina se filtra a través de la columna de agua, por lo que los antioxidantes producidos por estos organismos que habitan en las profundidades se quedaron sin trabajo.

La evolución respondió como siempre lo hace: improvisó, encontrando un nuevo papel para los antioxidantes.

Debido a que había poca luz en profundidad, las especies necesitaban una forma de encontrar comida y pareja. Explotando el hecho de que los antioxidantes ya habían evolucionado para interactuar con el oxígeno, evolution seleccionó gradualmente versiones que generan luz como parte de esa interacción. La bioluminiscencia evolucionó – y demostró ser una innovación tan útil que, como dice el refrán, se extendió como un incendio forestal.

De hecho, se cree que entre el 80 y el 90% de las especies que viven a 700 m (2,297 pies) o más bajo el nivel del mar pueden producir su propia luz.

Incluso en los lugares más oscuros, muchos animales tienen ojos que se esfuerzan por captar el brillo más tenue, y parece que algunos animales han evolucionado bioluminiscencia para tratar de atraer su atención.

En algunos casos, tener un cuerpo que se ilumina puede hacer que sea menos probable que lo vean

El rape de aspecto aterrador, por ejemplo, tiene un apéndice en forma de lanza que se ilumina como un faro. Los peces nadan para ver más de cerca, y son destrozados por las monstruosas mandíbulas del rape.

Las luciérnagas, por otro lado, usan la luz para atraer a un compañero en lugar de una comida. En algunas especies, los machos emiten un patrón específico que indica a las hembras que están interesadas en el apareamiento.

Pero las criaturas de luz no siempre tienen atracción en sus mentes. Algunos generan luz para distraer la atención – o incluso para evitar el escrutinio no deseado por completo. En algunos casos, tener un cuerpo que se ilumina en realidad puede hacer que sea menos probable que lo vean.

Las luces brillantes del mencionado calamar hawaiano le permiten camuflarse, ya que la luz imita la de la luz moteada que se filtra por la columna de agua desde la superficie. Los depredadores, incluidos los tiburones, a menudo cazan desde abajo buscando siluetas en el agua donde un animal bloquea la luz solar que se filtra. El uso de la bioluminiscencia como una forma de contra-iluminación puede frustrar estos ataques, al hacer que el animal sea tan brillante como el agua circundante.

El pez hacha también utiliza este enfoque. Tienen órganos emisores de luz que apuntan hacia abajo desde sus vientres. Son capaces de ajustar la cantidad de luz que producen para que coincida con la que proviene del cielo, haciéndolos casi invisibles para los depredadores de abajo.

Los depredadores, incluidos los tiburones, a menudo cazan desde abajo buscando siluetas en el agua

Además de camuflarse, los animales pueden usar luces intermitentes para asustar y confundir a sus enemigos, comprándoles un tiempo precioso para escapar. El calamar vampiro vive en las profundidades del océano. Si son atacados, arrojan un moco que brilla en la oscuridad a su agresor.

Las estrellas quebradizas, un pariente cercano de las estrellas de mar, también tienen una forma única y astuta de engañar a los depredadores. Pueden separar uno de sus brazos luminiscentes para que el depredador persiga el brazo en lugar del cuerpo principal de la estrella quebradiza. Más tarde pueden volver a crecer su apéndice.

Algunas especies de pepino de mar, otro pariente de la estrella de mar, son incluso más descaradas y pueden transmitir sus partes brillantes del cuerpo a los peces que pasan. El depredador persigue a los peces mientras el pepino de mar escapa.

Otras criaturas pueden ser más astutas que sus depredadores. Utilizan la bioluminiscencia para atraer animales que atacarán y se comerán a esos cazadores.

El plancton dinoflagelado pertenece a esta categoría. Producen deslumbrantes exhibiciones de luz azul por la noche. La luz alerta a los animales más altos de la cadena alimentaria, que se sienten atraídos por la perspectiva de atrapar y comer a uno de los animales que pastan en el plancton.

Las estrellas quebradizas pueden separar uno de sus brazos luminiscentes para que el depredador persiga el brazo en lugar del cuerpo principal

Entonces, ¿cómo saben los animales que la luz que están creando atraerá el tipo correcto de atención? Si la luz puede asustar o atraer, atraer o distraer, debe asegurarse de que está teniendo el efecto correcto en las presas, parejas o depredadores.

Una teoría es que los organismos generalmente son atraídos por un resplandor, pero asustados o desviados por destellos breves y brillantes. Por ejemplo, cuando la mosca Waitomo hembra emerge de su capullo, emite un brillo constante. Ella está rodeada rápidamente de machos que quieren aparearse con ella.

El brillo constante también es útil cuando se trata de atraer insectos para una comida. Es este efecto el que hace que el techo de sus cuevas brille como el cielo nocturno, cautivando la atención humana desde que el Jefe Tinorau presenció por primera vez el espectáculo hace 130 años.Facebook instagram

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