¿Por qué brillan las luciérnagas?

Publicado el 17 de Julio de 2018 | Biología y Geología

Recuerdo que durante mi tesis realicé una serie de “ensayos de luciferasa” para medir la cantidad de células de un cultivo celular que había en una muestra. El truco estaba en que a esas células se les había introducido artificialmente la molécula luciferasa, gracias a lo cual al mezclar esas células con una determinada solución las células emitían una luz que podía ser medida. Y como la cantidad de luz era proporcional a la cantidad de células en la muestra, pues simplemente midiendo la luz emitida se podía deducir la cantidad de células en una muestra incluso teniendo pocas células, pero… ¿qué es la luciferasa y cómo se producía esa luz?

La bioluminiscencia es la capacidad que tienen algunas moléculas orgánicas de convertir la energía química en energía luminosa. En la naturaleza esta capacidad se puede encontrar en algunos seres vivos como ciertos peces que viven en las profundidades abisales o en las luciérnagas. Y en el caso de las luciérnagas, para aislar los componentes bioquímicos de su bioluminiscencia se recogieron miles de luciérnagas en Baltimore y alrededores, a partir de las cuales William McElroy y sus colaboradores de la John Hopkins University aislaron dos compuestos: la luciferina, que es un ácido carboxílico complejo, y la luciferasa, una enzima.

En el ciclo de la bioluminiscencia de las luciérnagas en un primer lugar se utiliza energía química (ATP), para convertir la luciferina en luciferil adenilato, y luego se usa oxígeno para convertir el luciferil adenilato en oxiluciferina. Esta reacción es posible gracias a la enzima luciferasa y también genera CO2 y luz. El color de la luz parece estar determinado por la estructura de la luciferasa, que varía según la especie de luciérnaga. Además, de estas reacciones químicas el ciclo de la bioluminiscencia de las luciérnagas incluye una serie de reacciones regeneradores que reconvierten la oxiluciferina en luciferina para que el ciclo pueda comenzar de nuevo.

En los laboratorios este ciclo se utiliza, entre otras cosas, para medir las concentraciones de ATP en una muestra permitiendo medir incluso concentraciones muy bajas de solo unos pocos picomoles (10-12moles). Pero también, ya que es posible introducir mediante ingeniería genética la luciferasa en organismos como los cultivos celulares, se usa para cuantificar la cantidad de células que hay en este tipo de modelos experimentales. Y por último, se ha conseguido introducir el gen de la luciferasa en organismos más complejos como en plantas de tabaco, las cuales cuando son regadas con una disolución que contiene luciferina, brillan en la oscuridad.

Por Pablo Barrecheguren