Las bacterias celebran el Año de la Luz

La bioluminiscencia es la generación enzimática de luz visible por seres vivos. La mayoría de las bacterias bioluminiscentes viven en ambientes marinos y pueden aislarse fácilmente del agua y de la superficie, del intestino o de órganos especializados de ciertos peces y calamares.  Estos animales pueden emplear las señales luminosas para evitar predadores o atraer a sus presas. La mayoría de las bacterias bioluminiscentes son de los grupos Vibrio y Photobacterium. 

La enzima que produce la luz lleva el significativo nombre de luciferasa. 

Estas bacterias tienen una enzima con el significativo nombre de luciferasa. Las enzimas son proteínas que llevan a cabo reacciones químicas que suele liberar energía normalmente en forma de calor, pero en este caso se libera en forma de fotones, es decir, de luz. La bacteria en presencia de oxígeno y con la ayuda de la luciferasa es capaz de oxidar un compuesto y emitir el exceso de energía en forma de luz. Por eso, estas bacterias solo producen luz cuando hay oxígeno en el medio. No está muy claro el origen evolutivo de la bioluminiscencia, pero probablemente surgió en las bacterias hace millones de años como un método para evitar el efecto tóxico del oxígeno, conforme la Tierra se fue llenando de oxígeno (recuerda que antes en la Tierra no había oxígeno y que éste fue un “invento” microbiano). 

Muchas bacterias bioluminiscentes solo producen luz cuando están en un gran número, cuando hay muchas bacterias juntas. Es decir, si la bacteria está ella solita no produce luz, pero si hay una alta densidad poblacional sí. ¿Cómo es posible que la bacteria se entere de que no está sola sino que está rodeada de muchas otras? Porque las bacterias se comunican entre sí y tienen un sistema para percibir si hay quórum. La bacteria produce una molécula denominada autoinductor. Cuando están muchas bacterias juntas, el autoinductor se acumula y cuando supera una cierta cantidad puede entonces activar la producción de bioluminiscencia. Se trata por tanto de un original sistema de regulación que depende de la densidad de la población de bacterias, lo que en inglés denominan quorum sensing. Se ha descubierto que este sistema de percepción de quórum es muy frecuente en otras bacterias no luminiscentes que controlan su virulencia, por ejemplo, solo cuando hay una elevada densidad de población. 

Conclusión: las bacterias nos dan una lección de participación democrática ciudadana, son capaces de producir luz, pero solo cuando hay suficiente número de individuos (quórum). 

Fotografía: Cada puntito luminoso son un grupo o colonia de bacterias bioluminicentes del género Vibrio que crecen sobre una placa de agar, aisladas de la superficie de un calamar. Fuente: Sergio Bárcena (@Barcena88) 

Sobre el autor: Ignacio López-Goñi (@microbioblog), es profesor de la Universidad de Navarra.

* Este artículo pertenece al Especial del Año de la Luz en Next.