Nova Zelândia's Waitomo Caverna é iluminado por uma luz estranha

Em 1888, o local Maori chefe do Kawhia Tribo, um homem chamado Eu Tinorau, decidiu liderar um partido da guerra e atacar outra tribo na Waikoto região da Nova Zelândia do Norte da Ilha.Depois de conquistar com sucesso o outro Clã, um caçador foi enviado para encontrar comida. Ele tropeçou na entrada de uma rede de cavernas. O chefe Tinorau foi o primeiro a explorar as cavernas em detalhes, flutuando em uma jangada feita de caules de flores de linho com apenas uma tocha em chamas para guiar o caminho.No entanto, a sua tocha não foi a única luz na caverna. Acima da cabeça dele, o telhado da caverna brilhava como o céu nocturno. Havia milhares de pequenos insetos presos à rocha, cada um piscando na escuridão. O belo efeito rendeu às cavernas o seu nome: As Cavernas de Waitomo Glowworm.

Eles são apenas um ambiente em que você pode encontrar criaturas de luz – uma das muitas espécies que podem emitir um brilho intenso para ajudar a capturar presas, evitar predadores, até mesmo para encontrar um companheiro. Estas criaturas brilhantes são uma das vistas mais familiares do mundo natural, mas em alguns casos estamos apenas começando a entendê-las.

the Waitomo Cave glowworms are not worms at all. São as larvas dos mosquitos-fungos: moscas pequenas e delicadas que se alimentam de fungos. Assim que as larvas eclodem, elas começam a girar cordas pegajosas do teto da caverna. Os fios de seda inspiraram o nome latino dos insetos: Arachnocampa luminosa, que se traduz diretamente como “aranha-verme brilhante”.

Bioluminescência tem evoluído separadamente, pelo menos, 50 vezes

O vaga-lume queda de glóbulos de muco pegajoso ao longo do web fibras, o que faz lhes o olhar, como colares de contas de vidro pendurados como linhas de pesca do teto. Eles, em seguida, pendurados nos fios de seda e sentar e esperar. Uma glândula em forma de globo em suas caudas produz a luz azul fantasmagórica: a luz literalmente brilha para fora de suas costas.Os outros insectos que vivem na escuridão da caverna não conseguem ver a armadilha pegajosa da minhoca-mas conseguem ver a luz azul. Atraídos como traças por uma chama, voam para cima – só para serem apanhados. Tudo o que resta então para o mosquito faminto fazer é puxar a linha e devorar a sua presa viva.

as glowworms são capazes de viver no escuro. Além das cavernas de Waitomo, elas também podem ser encontradas escondidas em áreas escuras e úmidas. Eles usam uma reação química em seus corpos para criar luz: um processo conhecido como bioluminescência.

estão longe de ser os únicos a gerar luz desta forma. A bioluminescência evoluiu separadamente pelo menos 50 vezes. A habilidade é espalhada por toda a árvore da vida, aparecendo em insetos, peixes, medusas, bactérias e até mesmo fungos.Embora estes organismos possam ser muito diferentes uns dos outros – há milhares de milhões de anos desde que alguns deles compartilharam um ancestral comum – a reação química responsável pela produção da luz é notavelmente semelhante em organismos bioluminescentes.

em cada caso, o animal, fungos ou bactérias tiram vantagem da natureza reativa do oxigênio, que quer combinar com outros elementos em um processo conhecido como oxidação. O oxigênio se liga a um químico chamado luciferina e sofre uma reação química, ajudado por uma enzima chamada luciferase.

uma glândula do tipo orbe em suas caudas produz a luz azul fantasmagórica

o composto de alta energia que é formado então se quebra, liberando energia suficiente para excitar elétrons em átomos para que eles saltem mais longe do núcleo. Quando eles relaxam de volta para onde estavam, um fóton é expelido e a energia na forma de luz visível é liberada.Apesar de todas as criaturas bioluminescentes usarem a mesma reação, a natureza exata e a estrutura da luciferina e da luciferase variam dramaticamente em diferentes espécies.

no caso das larvas da caverna de Waitomo, os investigadores apenas começaram a estudar como as larvas produzem luz. O primeiro estudo foi publicado em 2015. Os cientistas descobriram uma semelhança notável com talvez o mais famoso de todos os animais bioluminescentes: o pirilampo.Os pesquisadores não tinham motivos para suspeitar que a bioluminescência de Waitomo glowworm seria algo como a versão firefly. Por um lado, quando se mistura firefly luciferin com Waitomo glowworm luciferase não se produz luz.

existe uma enorme distância evolutiva entre as tempestades de neve e os pirilampos

A Minhoca também usa uma parte incomum do seu corpo para fazer órgãos – luz chamados túbulos malfigianos que fazem parte do sistema excretor do insecto. É um pouco como os humanos fazendo luz a partir de seus rins. Nenhum outro inseto bioluminescente é conhecido por fazer isso.

para investigar mais, cientistas da Universidade de Otago, na Nova Zelândia, isolaram genes dos túbulos malfigianos das glowworms e procuraram ver quais eram invulgarmente ativos quando comparados com a atividade genética em outros lugares dos corpos dos insetos.

notavelmente, três dos genes mais activos codificados para proteínas que eram semelhantes à firefly luciferase. Isto é estranho porque, embora as duas espécies sejam ambos insetos, há uma enorme distância evolutiva entre tempestades de neve e pirilampos. Um é uma mosca e o outro um besouro. Para encontrar um ancestral comum para os dois organismos você teria que voltar 330 milhões de anos.

é quase impossível que um ancestral comum tenha passado os genes da bioluminescência para ambos os insectos, uma vez que a maioria dos outros insectos que evoluíram do mesmo ancestral não brilham no escuro. Em vez disso, as duas luciferases podem ter evoluído independentemente de uma enzima comum herdada de um ancestral há muito tempo.

“The two insects are evolutionally far enough away that we expected a unique chemistry from the glowworm”, says Kurt Krause, one of the scientists who studied the glowworm. “Parece que a luciferina é completamente diferente da do pirilampo, mas a enzima luciferase tem muitas características semelhantes.”

a Natureza tem de vir com maneiras diferentes de resolver o problema de fazer luz

é uma descoberta incomum, dado que os pesquisadores sabem que outros organismos bioluminescentes usar todos os tipos de diferentes de produtos químicos para produzir um brilho. O verme ferroviário, que também não é um verme, mas a larva de um besouro, usa duas luciferases diferentes para produzir duas cores separadas – vermelho e verde como um semáforo. Plâncton unicelular chamado dinoflagelatos faz sua própria luciferina, que é quimicamente muito semelhante à clorofila química verde encontrada em plantas.Alguns animais bioluminescentes roubam sua luciferina de outras criaturas, efetivamente fazendo com que outros façam sua luz para eles.

the Hawaiian bobtail squid, for example, exploits the luminous nature of Vibrio fischeri bacteria. As bactérias não produzem luz quando elas estão por si só flutuando no oceano, mas quando incorporadas ao órgão de luz da lula elas começam a brilhar uma luz azul fraca. A relação é mutuamente benéfica, pois em troca de produzir luz as bactérias recebem um fluxo constante de nutrientes.

“If you look at the chemistry of luciferins, although molecular oxygen always triggers the glowing reaction, the actual chemical luciferins used in the reaction are very different,” says Krause. “A natureza surgiu com diferentes maneiras de resolver o problema de fazer luz.”

como exatamente essa capacidade geradora de Luz surgiu em primeiro lugar? Uma teoria é que as luciferinas evoluíram primeiro como antioxidantes.

no início da Terra, antes do nosso planeta ter uma atmosfera adequada, as formas de vida foram bombardeadas com radiação UV do sol. Esta radiação teria quebrado a água e liberado uma forma reativa nociva de oxigênio que danifica as células. A vida respondeu produzindo antioxidantes-produtos químicos que são capazes de limpar este perigoso oxigênio.

entre 80 e 90% das espécies que vivem 700m ou mais abaixo do nível do mar podem produzir a sua própria luz

gradualmente, a atmosfera da Terra mudou. Os níveis de oxigênio subiram, o que significava que mais estava disponível para se dissolver nos oceanos e os organismos poderiam começar a explorar níveis mais profundos do oceano e ainda obter o oxigênio necessário para sobreviver. Mas pouco dos filtros de luz ultravioleta nocivos através da coluna de água, de modo que os antioxidantes produzidos por estes organismos de habitação profunda estavam fora de um trabalho.

A Evolução respondeu Como sempre.: improvisou, encontrando um novo papel para os antioxidantes.Como havia pouca luz em profundidade, as espécies precisavam de uma maneira de encontrar comida e companheiros. Explorando o fato de que os antioxidantes já tinham evoluído para interagir com o oxigênio, a evolução gradualmente selecionada para versões que geram luz como parte dessa interação. A bioluminescência evoluiu-e provou ser uma inovação tão útil que, como diz o ditado, espalhou-se como fogo selvagem.De fato, acredita-se que entre 80 e 90% das espécies que vivem 700m (2.297 pés) ou mais abaixo do nível do mar podem produzir sua própria luz.

mesmo nos lugares mais escuros muitos animais têm olhos que estão se esforçando para pegar o brilho mais fraco, e parece que alguns animais evoluíram bioluminescência para tentar atrair sua atenção.

em alguns casos, ter um corpo que ilumina pode realmente fazer com que seja menos provável ser visto

o tamboril assustador, por exemplo, tem um apêndice tipo lança que ilumina como um farol. Os peixes nadam para ver mais de perto, e são desfeitos pelas Mandíbulas monstruosas do tamboril.Por outro lado, os pirilampos usam a luz para atrair um companheiro em vez de uma refeição. Em algumas espécies, os machos emitem um padrão específico que diz às fêmeas que estão interessadas no acasalamento.Mas as criaturas da luz nem sempre têm atração em suas mentes. Alguns geram luz para distrair a atenção-ou mesmo para evitar escrutínio indesejado inteiramente. Em alguns casos, ter um corpo que ilumina pode realmente fazer você menos provável de ser visto.

as luzes cintilantes da lula-bobtail havaiana acima mencionada permitem que ela se camufle, como a luz imita a da luz que filtra para a coluna de água a partir da superfície. Predadores, incluindo tubarões, muitas vezes caçam de baixo, procurando silhuetas na água, onde um animal está bloqueando a luz solar filtrando através. Usando a bioluminescência como uma forma de contra-iluminação pode impedir estes ataques, tornando o animal tão brilhante como a água circundante.

Hatchetfish usa esta abordagem também. Têm órgãos emissores de luz que apontam para baixo das barrigas. Eles são capazes de afinar a quantidade de luz que fazem para que ela corresponda à que vem do céu, tornando-os quase invisíveis aos predadores lá em baixo.

Predadores, incluindo tubarões, muitas vezes de busca a partir de baixo, procurando silhuetas na água

assim Como camuflagem, os animais podem usar luzes para assustar e confundir seus inimigos, comprando-lhes um precioso tempo para escapar. A lula vampira vive no fundo do oceano. Se atacados, esguicham um muco que brilha no escuro no agressor.

as estrelas quebradiças, um parente próximo da estrela-do-mar, também têm uma forma única e astuta de enganar predadores. Eles podem separar um de seus braços luminescentes de modo que o predador persegue o braço em vez do corpo principal da estrela quebradiça. Mais tarde eles podem re-crescer seu apêndice.Algumas espécies de pepino – do – mar-outro parente da estrela-do-mar-são ainda mais atrevidas e podem passar as suas partes brilhantes do corpo para peixes que passam. O predador persegue o peixe enquanto o pepino do mar escapa.Outras criaturas podem superar seus predadores. Usam bioluminescência para atrair animais que atacam e comem esses caçadores.

Dinoflagelato plâncton pertence a esta categoria. Eles produzem exibições deslumbrantes de luz azul à noite. A luz alerta os animais mais acima da cadeia alimentar, que são atraídos pela perspectiva de capturar e comer um dos animais que pastam no plâncton.

as estrelas quebradiças podem separar um dos seus braços luminescentes de modo que o predador persegue o braço em vez do corpo principal

então como é que os animais sabem que a luz que estão a fazer irá atrair o tipo certo de atenção? Se a luz pode tanto assustar ou atrair, atrair ou distrair, você quer ter certeza de que você está tendo o efeito certo sobre presas, companheiros ou predadores.Uma teoria é que os organismos são geralmente atraídos por um brilho, mas assustados ou desviados por breves e brilhantes flashes. Por exemplo, quando a fêmea mosca da lagarta emerge de seu casulo, ela emite um brilho constante. Ela é rapidamente cercada por machos que querem acasalar com ela.

o brilho constante também é útil quando se trata de atrair insetos para uma refeição. É este efeito que faz com que o telhado das suas cavernas brilhe como a atenção humana cativante do céu noturno desde que o chefe Tinorau testemunhou pela primeira vez o espectáculo há 130 anos.Facebook, Instagram e Twitter são mais de cinco milhões de fãs da BBC Earth, que gostam de nós no Facebook ou nos seguem no Twitter e Instagram.Se gostou desta história, Inscreva-se na semana bbc.com apresenta newsletter chamado “If You Only Read 6 Things This Week”. Uma seleção escolhida a dedo de histórias da BBC Future, Terra, Cultura, Capital, Viagens E Autos, entregues à sua caixa de entrada todas as sextas-feiras.

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