La bioluminiscencia es la producción de luz por parte de los organismos vivos.
En este artículo hablaremos de una especie en concreto: el rape abisal.
El origen de la luz y la química asociada puede estar dividida en dos categorías.
Por fotóforos autoluminosos, que son estructuras especializadas que suelen estar situadas en hileras y producen luz mediante células fotógenas .
Y la segunda categoría son los simbiontes bacterianos luminosos que están en órganos complejos nutridos por el pez huésped que son de los que más vamos a hablar.
La bioluminiscencia marina de los peces abisales
La bioluminiscencia es un proceso bioquímico por el cual algunos organismos producen luz.
La mayoría son de organismos marinos, aunque se pueden dar en hongos, insectos, plantas y bacterias.
La palabra proviene del griego bios que significa “vivo” y del latín lumen que significa “luz”.
Las especies de bacterias marinas que más se conocen son Vibrio fischeri y Vibrio harvey. Éstas son bacterias quimioorganotrofas y aerobias facultativas y se encuentran bastante distribuidas.
Las Bacterias bioluminiscentes (Familia: vibrio)
Bacterias como la Vibrio fischeri establece simbiosis mutualista con peces que las almacenan en órganos especializados, que les proporcionan ventajas en el ecosistema (hablaremos de ello más adelante).
La emisión de luz por parte de las bacterias depende de una enzima llamada luciferasa.
¿Cómo funciona la bioluminiscencia en los organismos?
Sabemos que la bioluminiscencia es un proceso en el que se consume energía. Para producir luz, las bacterias usan el 20% de la energía de la célula, que se obtiene aprovechando la respiración aerobia del microorganismo.
Los genes involucrados en la bioluminiscencia bacteriana se denominan genes lux, donde se encuentran unos genes estructurales que codifican para las proteínas que participan directa o indirectamente en la reacción de la emisión de luz.
Otro tema a tener en cuenta sobre la bioluminiscencia de las bacterias es que estas solo emiten luz cuando hay alta densidad celular. A lo que nos referimos es que si solo hay una célula bacteriana en medio del mar no se va a producir luz.
Este es un mecanismo conocido como percepción de cuórum o en inglés quorum sensing.
Este mecanismo fue descrito por Nealson y Hasting en 1970, cuando observaron la actualmente conocida Vibrio fischeri, que no presentaba bioluminiscencia hasta que esta alcanzaba una determinada densidad celular.
Destacaron que la bioluminiscencia de las bacterias estaba regulada por moléculas mensajeras que viajaban entre las células, se les llamo “autoinductores”.
La autoinducción define un sistema ambiental, el cual permite que las bacterias controlen su propia densidad de población.
En la bacteria Vibrio harvey, ocasionalmente patógena como dijimos antes, los mecanismos que regulan la emisión de luz son más complejos.
Esta bacteria posee tres sistemas distintos de quorum sensing.
La bioluminiscencia como función ecológica y sus aplicaciones.
Algunas bacterias bioluminiscentes establecen simbiosis con organismos marinos (cómo puede ser el caso del rape abisal, del que hablaremos en las siguientes líneas).
Las bacterias se alojan en el interior de los órganos especializados donde tienen abundancia de nutrientes y un nicho ecológico protegido, mientras el organismo donde se alojan tiene la capacidad de emitir luz.
Esta capacidad para el organismo le puede servir como defensa frente a otros organismos depredadores, para atraer presas, para alimentarse o para las relaciones intraespecíficas.
Aplicaciones asociadas al uso de luz por organismos
Una de las aplicaciones que podemos dar a la bioluminiscencia y que más nos importa es la detección y evaluación de contaminantes ambientales.
Y es que podemos utilizar bacterias bioluminiscentes marinas o recombinantes en las cuales se introducen genes lux.
Existen ya sistemas comerciales, que, de una manera rápida y eficaz, determinan la presencia de contaminantes ambientales (metales, detergentes, pesticidas, etc.) en muestras de agua.
Son sistemas que se basan en cuantificar la disminución de luz de la bacteria Vibrio fischeri causada por el contaminante.
También por otra parte los genes lux se han utilizado para unos objetivos como inmunoensayos, detección de virus, control de procesos biotecnológicos, procesos de biorremediación, etc.
Si quieres saber más sobre biorremediación entra en el enlace.
Y hay muchos más estudios con la utilización de microorganismos bioluminiscentes y aún queda mucho más por descubrir. Vemos que es muy importante el estudio de las bacterias bioluminiscentes marinas y el amplio futuro que albergan.
Los animales en el fondo del océano, la luz del rape abisal
En las capas superiores de mares y océanos la luz no suele ser un factor que limite la vida, pero si sabemos que a partir de los 500 metros de profundidad la luz desaparece casi por completo.
Monstruos marinos y rapes abisalesSin luz no existen vegetales ya que los organismos autótrofos necesitan luz solar para realizar la fotosíntesis.
Entonces la síntesis de materia orgánica es muy baja y la que se produce es debido a la intervención de bacterias por la quimiosíntesis.
Pero la vida de los animales heterótrofos en esos lugares con tan poca luz hace que esos organismos se adapten a esas circunstancias y que sus características cambien para adaptarse mejor a ellas.
Adaptaciones y bioluminiscencia de los peces abisales
La mayoría de los animales que están en el fondo oceánico se alimentan por depredación de los unos a otros o también con organismos que han muerto y caen desde la superficie y con bacterias de capas superiores.
Muchos animales dejan señuelos o métodos de dispersión como la tinta del calamar.
Los cadáveres de los grandes mamíferos como las ballenas son una fuente de alimentación para algunos peces, ponemos el ejemplo de los peces bruja.
En este artículo hablaremos más concretamente sobre el rape abisal y su peculiar reproducción.
Muchos de estos animales se han adaptado desarrollando bocas grandes y estómagos que se dilatan para ingerir presas de gran tamaño incluso a veces mayores que ellos mismos.
Otras características es que no presentan una coloración viva y brillante, llegando casi a ser albinos.
Hay otros animales que tienen ojos más desarrollados y adoptan unos “ojos telescópicos” que permiten captar radiaciones luminosas emitidas por miembros de su misma especie o de depredadores.
Por ejemplo: Macropinna microstoma.
Rape abisal, pejesapos o peces angler en el fondo oceánico
Los peces comúnmente conocidos como rape abisal, peces Anzuelo o Demonios marinos pertenecen al orden Lophiiformes el cual contiene a gran variedad de peces marinos.
Desde betónicos de aguas someras hasta organismos altamente modificados de aguas profundas.
El orden posee 321 especies vivas ubicadas en 68 géneros, 18 familias y 5 subórdenes.
Aproximadamente la mitad de las especies está ocupada por la subfamilia Ceratioidea de aguas profundas distribuidos entre 11 familias.
En nueve de ellas las hembras tienen un cebo bioluminiscente que contiene simbiontes bacterianos.
Los pejesapos abisales pertenecen la mayoría, a la familia de los Oneiródidos (65 sp), pero hablaremos también de la familia Ceratiidae (2 sp) y Melanocetidae (5sp).
Los rapes abisales se encuentras distribuidos por todo el mundo, pero su distribución es discontinua dado que prefieren aguas productivas a aguas ácidas.
Se les suele encontrar más a mayores profundidades en los trópicos.
En los trópicos se han encontrado a 2.750 metros de profundidad mientras que en Groenlandia las especies de mayor tamaño como el Ceratias holboelli a veces llega a aguas muy poco profundas.
Familia Melanocetidae (rapes abisales con luz)
La familia de los Melanocetidae incluye a peces globosos, que se diferencian de familias similares por tener una combinación de rasgos característicos.
12 o más radios de aleta dorsal, de 3 a 5 radios de aleta anal, una boca muy grande y numerosos dientes largos (dientes ubicados al fondo de la boca).
El grupo se caracteriza por la posición de la primera espina de la aleta dorsal (en la hembra), modificada para servir como un aparato de atracción de presas y para la atracción de los machos.
En todas las especies el esqueleto esta poco desarrollado (tamaño y calcificación) pero hay gran cantidad de cartílago.
Para poder soportar los grandes dientes, los huesos de las mandíbulas están bien desarrollados comparados con los demás.
Esta ligereza del esqueleto ayuda a paliar la ausencia de la vejiga natatoria.
Los diablos negros devoran peces, calamares, crustáceos y cualquier otra forma de vida que puedan atraer.
Su estómago es realmente elástico.
En algunos pejesapos el illicium (apéndice de pesca) es tan largo que el señuelo puede situarse lejos, por delante de la boca e irse retrayendo despacio cuando la presa desaparece.
La estrategia reproductiva del rape abisal, el dimorfismo sexual
Algunos de los peces que viven en los fondos marinos se reproducen de una forma única entre todos los vertebrados.
Cuando los huevos eclosionan el sexo de las larvas es muy evidente ya que la hembra en el hocico tiene una pequeña papila que dará lugar al illicium.
Las larvas se alimentan y crecen en aguas superficiales y la fase larvaria dura aproximadamente dos meses y según van creciendo van bajando a la profundidad.
En el momento que la hembra madura puede medir 20 veces mas que la longitud del macho.
Cuando llega la estación de cría, el macho se sujeta en la piel de la hembra con sus mandíbulas y se produce la fecundación.
Este tipo de reproducción es lo que se define como dimorfismo sexual.
El macho se fusiona a la hembra (a sus intestinos) y luego se atrofia para solamente ser una fuente permanente de esperma quedándose solamente con un órgano útil, sus gónadas.
El macho para reconocer una hembra utiliza los ojos y las narinas (orificios nasales) por lo que la hembra produce un olor al cual el macho es sensible.
La luz como se ha dicho en el apartado de bioluminiscencia es producida por bacterias que se hallan en órganos específicos.
La luz de los rapes abisales es de color verde-amarillenta o azulada y se enciende intermitentemente atrayendo así a presas y pareja.
¿Dónde podemos encontrar al demonio negro o pejesapo?
Vamos a dejar unos datos de resumen para los más aventureros y que se aventuren a encontrar un demonio negro.
Se suelen encontrar en los trópicos entre los 3000 – 4000 metros de profundidad.
Recordamos que el rape abisal siempre vive en zonas dónde apenas llega la luz, por lo que es muy difícil de observar en la naturaleza.
La única manera de que podamos ver fácilmente a uno de estos diablos marinos es en su estado larvario cuando pueden llegar a ascender hasta los 100 metros de profundidad.
Si quieres saber más sobre el fondo marino desde casa te dejamos un libro muy interesante:
Volver a Cuida el medio ambiente.