La vida surgió en el mar y muchas de las preguntas más complejas sobre nuestra evolución y devenir. Entre las corrientes marinas habitan los octocorales: más de 3 mil especies que incluyen los corales blandos, los abanicos de mar y las plumas de mar. Precisamente estas especies fueron seleccionadas como el foco de una investigación recientemente publicada en Proceedings of the Royal Society B, que busca nuevas pistas sobre el origen de la bioluminiscencia, un fenómeno que ha evolucionado múltiples veces en todo el árbol de la vida.
Ve hacia la luz
La bioluminiscencia es una reacción química producida en organismos vivos que libera energía en forma de luz visible. Las luciérnagas son los organismos terrestres más populares, pero la mayoría habita las profundidades marinas. Se calcula que tres cuartas partes de organismos marinos pueden generar su propia luz.
Dentro de la bioluminiscencia se reconocen tres tipos. La primera es la bioluminiscencia intracelular, generada por células especializadas del propio cuerpo, cuya luz se emite al exterior a través de sus órganos exteriores, propia de muchas especies. El gusano Swima bombiviridis, que vive en las profundidades marinas, tiene la capacidad de soltar “bombas” luminiscentes a partir de sacos modificados en sus branquias; esta estrategia de supervivencia es muy popular entre las especies marinas. Finalmente está la simbiosis con bacterias luminiscentes, fenómeno conocido en gusanos, moluscos, equinodermos y peces.
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La reconstrucción del estado ancestral
La investigación buscó pistas en numerosas especies bioluminiscentes que se encuentran en todos los océanos del mundo, desde aguas poco profundas hasta las profundidades del mar con poca luz, donde la bioluminiscencia es prominente. El estudio explora la diversidad y los orígenes evolutivos de la bioluminiscencia entre los octocorales, un importante grupo de antozoos de organismos luminosos marinos.
Estos organismos se encuentran ampliamente distribuidos en todos los mares, desde el polo Norte hasta el polo Sur, y habitan bajo condiciones ambientales muy diferentes. Los octocorales se encuentran desde las aguas someras y cálidas, hasta las grandes y heladas profundidades oceánicas (llegando a más de 5 mil metros de profundidad). Se caracterizan por su diversidad en tamaños y formas de crecimiento, que muchas veces están determinadas por las condiciones ambientales.
“Utilizando un enfoque filogenómico y una reconstrucción del estado ancestral, proporcionamos evidencia de un origen único de la bioluminiscencia en Octocorallia e inferimos la edad de aparición alrededor de la era Cámbrica, aproximadamente hace 540 millones de años, estableciendo un nuevo récord para el momento más temprano de aparición de la bioluminiscencia en el ambiente marino. Nuestros resultados sugieren que este rasgo se mantuvo en gran medida en los descendientes de un ancestro de aguas profundas y que las capacidades bioluminiscentes pueden haber facilitado la diversificación de los antozoos en las profundidades del mar”, se lee en la publicación científica británica.
Previamente, se había descubierto que la bioluminiscencia tenía alrededor de 267 millones de años de antigüedad, según investigaciones en pequeños crustáceos, pero este nuevo hallazgo hace retroceder aún más los escalones de la bioluminiscencia en unos 270 millones de años. Daniella DeLeo, bióloga marina evolutiva de la Universidad Internacional de Florida en Miami, quien dirigió el estudio, señaló que el hecho de que este rasgo se haya conservado durante cientos de millones de años es una muestra de que la bioluminiscencia aporta a los organismos ventajas de aptitud física.
DeLeo y sus colegas analizaron un gran conjunto de datos de secuencias genéticas y registros fósiles de octocorales para reconstruir la historia evolutiva de estos animales. Luego, emplearon un modelo informático para determinar la probabilidad de que las especies ancestrales fueran bioluminiscentes. El modelo finalmente reveló que el ancestro común de todos los octocorales, que vivieron hace unos 540 millones de años, era probablemente bioluminiscente.
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Nuevas piezas del rompecabezas
La reacción química de la bioluminiscencia muestra que la enzima, la luciferasa, ayuda a unir el sustrato, la luciferina, y el oxígeno. Esta reacción crea los productos oxiluciferina y la luz. La investigación señala que la biofluorescencia basada en luciferasa evolucionó temprano y fue perdida por los descendientes no bioluminiscentes de antiguos octocorales brillantes, pero la evolución ha tenido “parpadeos” que regresan esta habilidad reforzada a nuevas cadenas evolutivas. La bioluminiscencia ha evolucionado de forma independiente al menos 100 veces en animales y otros organismos.
Los investigadores dejan claro que la luciferasa es sólo una de las formas en que los animales producen luz. Otros organismos utilizan una química diferente para obtener este brillo, pero en el caso de los octocorales, el sistema luciferasa podría haber evolucionado para producir un antioxidante. Muchas luciferinas son excelentes “depuradores” de moléculas de oxígeno inestables y dañinas conocidas como radicales libres, es posible que la vía haya evolucionado para proteger a las células de este estrés oxidativo, pero después el aspecto de la reacción generadora de luz habría resultado muy útil para la comunicación de estos organismos.
Además de ayudar a mapear la diversidad de los océanos y sus secretos, este tipo de estudios brindan nuevas herramientas para la investigación de múltiples aplicaciones de la bioluminiscencia. Ganadores del Nobel han desarrollado proteínas fluorescentes que provocan que los animales no bioluminiscentes puedan producir su propia luz. Esto con la intención de poder ver lo que normalmente no se puede ver en un animal, abriendo un gran número de posibilidades en la genética de un organismo, pues ha permitido a los científicos observar dentro de los entes vivos de una forma dinámica.
Otra línea de investigación es el uso de esta técnica para “marcar” proteínas y células al estudiar diversas enfermedades, como el Alzheimer y otros padecimientos neurológicos. También se utiliza en la detección de coágulos y para rastrear la propagación de enfermedades, como una forma de intentar combatir el cáncer, haciendo brillar a las células para poder destruirlas. Así, la luz que ha sido utilizada de manera milenaria por los organismos para desarrollar estrategias de supervivencia desde el fondo del mar, hoy puede abonar nuevas pistas para la supervivencia en tierra firme.