¿Por qué brillan las luciérnagas?
Un nuevo análisis genómico echa por tierra la principal hipótesis sobre el origen de las brillantes luces de las luciérnagas.
Por PNAS NEXUS
La luciérnaga Pyrocoelia analis es un tipo de escarabajo de la familia de las luciérnagas muy común en zonas de Asia, como el este China e Indonesia. Foto: Chengqi Zhu
Un análisis genómico ha echado por tierra la principal hipótesis sobre el origen de las luces de las luciérnagas. Estos insectos, también conocidos como bichos de luz, cucuyos o gusanos de luz, perteneciente a la familia Lampyridae, dentro del orden de los coleópteros.
Las luciérnagas son famosos por su capacidad de emitir luz a través de un proceso llamado bioluminiscencia. La luz que producen es fría y puede variar en color, aunque comúnmente es verde, amarillo o naranja. Las luciérnagas producen luz a través de una reacción química en órganos especiales situados en su abdomen.
Pues bien, los biólogos había postulado que las luces brillantes emitidas por muchas especies de escarabajos de la familia Lampyridae evolucionaron primero como señal de advertencia para los depredadores, una suerte de cartel luminoso que advertía a estos de que eran un bocado tóxico para su paladar. Luego, la evolución hizo que reutilizaran su bioluminioscencia como señal de apareamiento: la luz de las luciérnagas juega un papel crucial en el emparejamiento y cópula, ya que los patrones de destello ayudan a las luciérnagas a encontrar parejas compatibles.
La clave de su brillo está en las lucibufaginas, los compuestos químicos que hacen tóxicas a las luciérnagas
Esta interpretación explicaría por qué los huevos, las larvas y las pupas de estos coleópteros también brillan. Ying Zhen y sus colegas de la Universidad Westlake, en Hangzhou (China), pusieron a prueba esta hipótesis tan asentada confeccionando un árbol genealógico de las luciérnagas y rastreando la evolución de los compuestos químicos que las hacen tóxicas: las lucibufaginas presentes en su hemolinfa (el equivalente a la sangre en los insectos).
Las lucibufaginas pertenecen a una clase de esteroides conocidos como bufadienólidos, que también se encuentran en algunas plantas y en la piel de ciertos sapos. Los biólogos saben que las lucibufaginas son tóxicas y sirven como defensa química, ya que pueden ser letales o al menos causar molestias graves a los depredadores que intentan dar caza, en nuestro caso, a las luciérnagas.
Una pareja de luciérnagas de la especie Abscondita anceyi copula en una hoja en la Wolong National Natural Reserve de Sichuan (China). Crédito: Chengqi Zhu
El equipo de Zhen recogió muestras frescas de dieciséis especies de luciérnaga en diversos lugares de China, más dos especies afines, que analizaron junto con colecciones de estos coleópteros y datos genéticos preexistentes sobre lampíridos.
En total, los autores recopilaron datos a nivel genómico de 41 especies. Para cada especie, los autores también buscaron lucibufaginas mediante cromatografía líquida con espectrometría de masas, un proceso de análisis que, como su propio nombre indica, combina las técnicas de cromatografía líquida, para la separación, y la de espectrometría de masas, para la detección, identificación y cuantificación de compuestos orgánicos y organometálicos en una muestra.
El equipo pudo de esta manera demostrar que las lucibufaginas solo se encuentran en una subfamilia de luciérnagas, mientras que la bioluminiscencia está muy extendida en toda la familia, lo que sugiere claramente que la toxina evolucionó después del desarrollo de la bioluminiscencia.
Las luciérnagas con unos coleópteros muy capturados por los niños, debido a la luz que emiten en la oscuridad. IMagen generada con Copilot
Pero, entonces, ¿por qué empezaron a brillar las luciérnagas? El sustrato de la bioluminiscencia de las luciérnagas, la luciferina, ha demostrado tener propiedades antioxidantes. Antes de seguir hay que decir que la luciferina es una molécula que juega un papel crucial en la bioluminiscencia de muchos organismos, como las luciérnagas, ciertos tipos de medusas, hongos y organismos marinos.
La luciferina es un compuesto orgánico que, en presencia de oxígeno, reacciona con la enzima luciferasa para producir luz. La reacción química puede simplificarse de la siguiente manera:
Luciferina + O2 + Luciferasa → Oxiluciferina + Luz
Ying Zhen y sus colegas descubrieron que los antepasados de las luciérnagas evolucionaron y se diversificaron durante un periodo de la historia de la Tierra en el que los niveles de oxígeno atmosférico comenzaron a subir después del llamado evento anóxico oceánico toarciano, que vino acompañado de un bajo contenido de oxígeno (anoxia) en bastas zonas oceánicas, hace aproximadamente 183 millones de años.
Los autores también señalan que se cree que los milpiés ibioluminiscentes desarrollaron inicialmente esta propiedad para hacer frente al estrés oxidativo en ambientes cálidos y secos, y sugieren que quizá las luciérnagas siguieron un camino similar. ▪️
Una luciérnaga machodel género Absondita, de la National Nature Reserve of Mount Tianmu, en Zhejiang (China), brilla en la oscuridad. Crédito: Dongdong Xu
Información facilitada por la revista PNAS NEXUS -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Chengqi Zhu, Xiaoli Lu, Tianlong Cai, Kangli Zhu, Lina Shi, Yinjuan Chen, Tianyu Wang, Yaoming Yang, Dandan Tu, Qi Fu, Jing Huang, Ying Zhen. Firefly toxin lucibufagins evolved after the origin of bioluminescence. PNAS Nexus (2024). DOI: https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgae215
