Nas noites quentes de verão quando as folhas das matas exalam seus perfumes noturnos de forma embriagadora e ao olharmos para a sua escuridão, temos em algumas ocasiões a impressão de estarmos olhando para um céu estrelado, pois vemos o piscar de luzes que nos dão a impressão de vermos estrelas que na realidade são minúsculos seres voadores tentando perpetuar-se no tempo, pois estão sim, procurando um par para o ritual do acasalamento.
Mas, também neste cenário, pode esconder-se junto com o brilho, um grande perigo, pois nem tudo o que brilha é prenuncio de felicidade e deleite,
porque alguns predadores da noite usam o brilho como disfarce para atraírem suas incautas presas.
Peixe pescador barbudo
E assim, a natureza segue seu curso inexorável, independente de nossas vontades e desejos.
Bem, após esta pequena divagação, que pode parecer um tanto inusitada para os que teêm suas vidas imersas nas grandes cidades que são luzidias e feéricamente iluminadas e assim, dificilmente veêm uma noite verdadeiramente escura (salvo quando há falha de energia, claro..) , portanto, vou iniciar nos parágrafos seguintes o assunto bioluminescência, que é a como a ciência chama a propriedade dos organismos vivos emitirem luz, e assim, espero, possa tornar para as pessoas citadinas o assunto mais familiar e creio, assim como eu vejo, fascinante.
O termo bioluminescência (do grego: bios vida e do latim: lumem luz) significa a capacidade de um determinado organismo gerar luz fria através de uma reação química, com a catalisação e oxidação da proteína denominada luciferina pela enzima luciferase.
Na natureza, dependendo do grupo, são observadas diferenças nos mecanismos químicos que resultam nessa atividade, porém, a luciferina e luciferase estão presentes em todas as reações dessa natureza. (VIVIANI, 2009 apud HERRING, 1987).
A origem da Bioluminescência
A hipótese da origem da bioluminescência bacteriana, segundo estudiosos, está associada ao inicio da história biológica terrestre, onde as formas de vida predominantes eram as bactérias anaeróbias. Para essas bactérias, o gás oxigênio é tóxico, e com o aumento da quantidade livre desse gás na atmosfera, resultante da respiração das novas formas de vida, as cianobactérias, foi preciso desenvolver um mecanismo para metabolizar a molécula de O2, gerando o fenômeno que conhecemos como bioluminescência, que perdura até hoje. (SELINGER, et al. 1965)
Em outras palavras, o ato de respirar produz luz, ou seja, a oxidação da substância luciferina que podemos traduzir pela equação
LH2 + Oxygen ==b== L + H2O + LIGHT
Modelo espacial da estrutura da luciferina dos pirilampos. A amarelo: enxofre; azul: azoto; preto: carbono; vermelho: oxigénio; branco: hidrogénio.
Da equação acima vem dois itens adicionais que devem ser notados.
O primeiro é que a água é produzida do lado da geração de luz.
O segundo item a notar é que em condições extremamente baixa no conteúdo de oxigênio, um excesso de luciferina é acrescentado.
E se o oxigênio é subitamente restaurado um flash mais brilhante que a luz normal é gerado.
Existem três tipos de bioluminescência, aquela resultante da simbiose com bactérias, a bioluminescência intracelular e a bioluminescência extracelular. O fenômeno resultante da bioluminescência por simbiose com bactérias, é bem mais difundido, em animais marinhos, em vermes, moluscos,
celenterados, equinodermos e peixes, do que em outros grupos animais.
De forma geral, em algumas partes do corpo do animal, existem pequenas bexigas, que servem para armazenar as bactérias produtoras de luz, denominadas fotóforos, que na maioria dos casos, são controlados pelo sistema nervoso do hospedeiro, existindo ainda, mecanismos que controlam a intensidade e frequência do processo (SELINGER, et al. 1965).
A bioluminescência intracelular é gerada por células especificas, localizadas em órgãos, próximos a pele, geralmente com células refletoras que irão intensificar a luz emitida. Nos pirilampos, uma placa de cristais de urato é a responsável por intensificar a luz, já em certos peixes, placas de guanina são utilizadas como material refletor, sendo frequentemente encontradas em lulas e dinoflagelados (SELINGER, et al. 1965).
Nos Cefalópodos, a bioluminescência é uma característica comum e
complexa há uma grande porcentagem desses animais de arco bioluminescente, os órgãos que produzem luz são muito complexos possuindo lentes, refletores, íris, filtros de Interferência, telas de pigmentos, e persianas (JOHNSEN, et al. 1999).
Na bioluminescência extracelular, os reagentes e catalisadores (luciferina e luciferase) são sintetizados e armazenados em vesículas dentro das células especificas. Quando há sinal de necessidade, estas substâncias são expulsas
para fora do corpo produzindo uma nuvem de luz. Geralmente, pode ser utilizada para afugentar os predadores, sendo comum, em crustáceos e alguns cefalópodes abissais. (SELINGER, et al. 1965)
Funções na batureza da bioluminescência
A bioluminescência pode ser utilizada para comunicação intraespecífica, através de padrões e freqüência das luzes, tendo elevada importância nos processos reprodutivos. Outra função importante da bioluminescência é a sinalização interespecífica, cujo intuito principal é o de atração da eventual presa para uma emboscada, ou o contrário, o mimetismo para desestimular
um predador, imitando outro animal ou simulando um tamanho corpóreo maior que o real, ambos associados a um comportamento defensivo. Peixes
abissais ainda utilizam o recurso com forma de iluminar, como uma lanterna, o crepúsculo marinho
(VIVIANI 2009 & BECHARA, 1994).
O uso da bioluminescência pelos insetos
Na superfície terrestre, os insetos constituem o grupo mais numeroso em espécies luminescentes. É sabido que neles a emissão luminosa é controlada neurologicamente: os fotóforos, com fotócitos ricos em mitocôndrias (fonte ATP), possuem muitos terminais nervosos e traqueolas, que controlam a entrada de oxigênio (BECHARA, 1994)
Nesta ordem foram descritas espécies luminescentes nos gêneros Lipuras e Neanuras, entretanto as funções biológicas e a natureza química da bioluminescência permanecem completamente obscuras
(HARVEY, 1952).
As familias Elanteridae (pirilampo) e Lampyridae (vaga - lume)
Os entomologistas mais rigorosos dizem que vaga-lume de verdade é sempre Lampyridae, e pirilampo que é Elanteridae.
Esta Família é composta por coleópteros conhecidos como pirilampos ou vagalumes. Alimentam-se, principalmente, de lesmas e caramujos e vivem em torno de 1 a 3 anos. As fêmeas dos vagalumes botam os ovos em árvores apodrecidas, sendo geralmente ápteras e, juntamente, com as suas larvas, são bioluminescentes. É um grupo diverso que possui cerca de 1700 espécies conhecidas. (BUZZI, 2010).
O lamperídeos possui em seu abdômen, órgãos luminosos de coloração amarelo-esverdeado, ausente nas formas imaturas. Uma função desse fenômeno nesses insetos é a atração do sexo oposto, sendo que o mecanismo é espécie-específico, ou seja, cada espécie possui um ritmo de iluminação característico (BUZZI, 2010).
Outra função da bioluminescência para o grupo, tem a ver com a predação.
Fêmeas de algumas espécies imitam as luzes de espécies diferentes, atraindo machos que se deslocam para reprodução, mas que acabam sendo predados (TRIPLEHORN & JONNSON, 2011).
Os elaterídeos são fitófagos na fase adulta, sendo encontrados, em flores, sob a casca de arvores ou folhagens. As formas larvais podem ser
encontradas alimentando-se, em locais com matéria orgânica em decomposição, como troncos de árvores podres, ou se configuram como espécies daninhas, atacando sementes recém-plantadas e raízes de plantas cultivadas, entre elas feijão, algodão, batatas, milho etc. São descritas aproximadamente 7.000 espécies no mundo.
Na fase adulta as lanternas estão localizadas na forma de vesículas ovaladas sobre o pro tórax que emitem luz contínua na região do verde, e uma lanterna abdominal que é ativada somente durante o vôo, que também emite luz contínua, mas em geral a coloração é avermelhada em relação às lanternas torácicas (BECHARA, 1994 & BUZZI, 2010).
Usos da bioluminescência na ciência
A media de ATP de conteúdo intracelular em vários microorganismos tem sido quantificado e o ATP tem mostrado ser um biomarcador confiável da presença de organismos vivos. (Kodata et al., 1996; Thore et al., 1975; Venkateswaran et al., 2003). Para se capacitar especificamente para detectar organismos vivos via ATP – bioluminescência o primeiro passo é extrair o ATP das células. Este passo é critico e impacta diretamente na confiabilidade da detecção. (Selan et al., 1992).
Solução quimica ou extração física foram métodos usados em exemplos líquidos. (Selan et al., 1992; Siro et al., 1982).
Alguns resultados falso negativo foram descritos em poucos estudos. (Conn et al., 1975; Kolbeck et al., 1985).
Estudos adicionais ivestigando a causa dos resultados falso negativo demonstraram que a extração de ATP não era eficiente. De fato, extensivo ultrasom de amostras bacteriais, por exemplo, causaram un significativo aumento da Unidade Relativa de Luz (RLU) medida.(Selan et al., 1992).
Levando em conta essa limitação, testes com ATP-bioluminescência já tem provado fornecer boas propriedades de detecção em muitas áreas.
Testes de bioluminescência é internacionalmente usado para monitorar o ar e a limpeza de superfícies e a qualidade de produtos principalmente na industria de alimentos e em menor extensão na industria farmacêutica. (Aycicek et al., 2006; Bautisda et al., 1995; Davidson et al., 1999; Dostalek & Branyik, 2005; Girotti et al., 1997; Hawronskyj & Holah, 1999).
Estudos mostram que o nivel de contaminação avaliado nas superficies limpas, com ATP por extração e teste de bioluminescência correspondem em 80% con os exemplos testados com o ttradicional plate méthod. (Poulis et al., 1993)
A disponibilidade de luminometros sensiveis assim como, de muitos kits comerciais de ATP- bioluminescente tem permitido o desenvolvimento de vários protocolos de aplicações na industria de microbiologia.
Atualmente, ATP-bioluminescência é aceita como uma tecnologia comum usada para monitorar contaminação em áreas tais como alimentação e bebidas, ecologia, cosméticos, e clinica.
(Andreotti & Berthold, 1999; Chen & Godwin, 2006; Davidson et al., 1999; Deininger & Lee, 2001; Frundzhyan & Ugarova, 2007; Miller et al., 1992; Nielsen & Van Dellen, 1989; Selan et al., 1992; Yan et al., 2011).
Cientistas da Universidade de Agricultura do Sul da China modificaram
geneticamente 10 leitões para que os animais brilhem no escuro.
Os pesquisadores injetaram DNA de uma espécie de água-viva bioluminescente nos porcos. Stefan Moisyadi, biocientista da Universidade do Havaí, diz que a proteína que faz com que os animais brilhem no escuro não causa nenhuma dor e os suínos devem viver o mesmo tempo que porcos não transgênicos.
O objetivo do experimento é mostrar que é possível incorporar material genético de um animal em outro de espécie inteiramente diferente. Isso, afirmam os cientistas, pode levar a medicamentos melhores e mais baratos para a medicina.
