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Explicação consolidada

Luz sem calor intenso

Bioluminescência é a emissão de luz resultante de uma reação química dentro do organismo. Em geral, uma molécula chamada luciferina reage com oxigênio, com a ajuda de uma enzima chamada luciferase, e libera energia na forma de luz. Os nomes vêm do latim lucifer, 'portador de luz'.

As luciferinas e luciferases variam entre os grupos de seres vivos. Ou seja, a capacidade de brilhar surgiu de formas diferentes, e não é uma característica única herdada de um ancestral comum. A luz é chamada de fria porque quase toda a energia sai como luz, e não como calor.

As cores também variam. Nos ambientes marinhos, a maior parte da luz biológica é azul ou azul-esverdeada, cores que viajam bem na água do mar. Existem emissões de outras cores, mas são menos comuns.

Modelo

Como o flash é disparado

Em dinoflagelados, o modelo mais aceito liga o estímulo mecânico à luz. Quando a célula é deformada, canais na membrana se abrem e um sinal elétrico se espalha pelo interior. Esse sinal ativa a produção de luz em pequenos compartimentos chamados cintilons, onde ficam a luciferina e a luciferase.

O flash dura uma fração de segundo. Os detalhes moleculares variam entre espécies e continuam sendo estudados.

Explicação consolidada

Bioluminescência não é fluorescência

As duas palavras costumam ser confundidas. Na fluorescência, uma substância absorve luz de uma fonte externa e emite outra cor logo em seguida, e a emissão cessa quando a fonte é desligada. Na bioluminescência, a luz nasce de uma reação química do próprio organismo, sem precisar de iluminação externa.

A proteína fluorescente verde, descoberta em uma água-viva e premiada com o Nobel de Química de 2008, é um exemplo de fluorescência muito usada em microscopia. Ela tem outro mecanismo e outra finalidade, embora o organismo de origem seja também bioluminescente.

Observação

Os dinoflagelados e o mar que brilha

Dinoflagelados são algas unicelulares com dois flagelos, comuns no plâncton marinho. Várias espécies são bioluminescentes. Quando a água é agitada por uma onda, um remo ou um peixe que passa, as células sob tensão mecânica emitem flashes breves de luz azulada, e o conjunto de muitas células produz o brilho visível a olho nu.

Em algumas espécies estudadas, o brilho segue um ritmo diário, acontecendo à noite e ficando fraco ou ausente de dia. Há lugares do mundo conhecidos por baías luminosas, onde esses organismos podem ser abundantes. Quem observa uma amostra de laboratório no escuro, ao agitar o frasco, vê os flashes surgirem sob o movimento.

Entre os dinoflagelados luminosos mais conhecidos está o gênero Noctiluca, cujas células podem ser vistas como pontinhos a olho nu em águas ricas. O nome significa 'luz da noite'. Outras espécies, bem menores, exigem microscópio. Nem todos os dinoflagelados brilham, e o grupo inclui espécies produtoras de toxinas, razão pela qual não se deve manipular nem ingerir água de florações.

Explicação consolidada

Bactérias que brilham em parceria

Algumas bactérias marinhas também produzem luz. A bactéria Aliivibrio fischeri vive em associação com a lula-bobtail havaiana, um molusco pequeno. A lula abriga as bactérias em um órgão especial, e elas emitem luz que ajuda a esconder a sombra do animal quando ele se movimenta de noite.

Nesses microrganismos, o brilho só é ativado quando a população atinge certa densidade. O mecanismo, chamado detecção de quórum, funciona por substâncias químicas que as bactérias liberam e detectam. Assim, poucas células isoladas não produzem luz, mas um grande grupo, sim.

Há bactérias luminosas também vivendo livres na água do mar, em superfícies de organismos mortos e no intestino de alguns peixes. Em peixes de águas profundas, a luz de bactérias parceiras pode servir de sinal ou de isca. Esse tipo de associação é descrito para vários grupos de animais marinhos.

Hipótese

Para que serve o brilho

Em dinoflagelados, a função do brilho ainda é debatida. Uma hipótese, conhecida como alarme de ladrão, propõe que o flash chama a atenção de predadores maiores, que caçariam o animal que estava prestes a comer a célula. Outra hipótese sugere que o clarão assusta ou desorienta quem se alimenta delas.

Essas explicações são consideradas plausíveis e têm apoio de experimentos, mas não esgotam o assunto, e a função pode variar entre as espécies. Por ser difícil observar o comportamento de células e predadores no mar aberto, a resposta definitiva exige mais estudos.

Para bactérias de vida livre, uma proposta é que o brilho atraia animais que as comam e as espalhem. Na parceria com um hospedeiro, o ganho é mais claro: a bactéria recebe abrigo e nutrientes. Também se discute se a produção de luz protege as células contra o estresse do oxigênio, ideia que ainda carece de confirmação ampla.

Exemplo

Como ver o brilho em laboratório

Em laboratórios didáticos, culturas de dinoflagelados luminosos são mantidas em frascos com água do mar. Para ver o brilho, o frasco é levado para um ambiente escuro depois de alguns minutos de adaptação dos olhos, e a cultura é agitada com suavidade. Sem escuridão, a luz é tão fraca que se perde no ambiente.

Ao microscópio comum, com a luz acesa, as células aparecem como pequenos pontos dourados ou marrons, sem sinal de brilho. A emissão só é perceptível no escuro, o que mostra a diferença entre observar a forma da célula e observar o que ela faz.

A capacidade de brilhar está na célula, mas o flash só aparece quando algo dispara a reação, e só é percebido quando há escuro suficiente.