2 de nov de 2011

Por que os vaga-lumes emitem luz?

Os vaga-lumes são insetos do grupo dos besouros, ordem Coleoptera. Destacam-se da maioria dos insetos pela capacidade de emitirem luz, um processo conhecido como bioluminescência. Os órgãos bioluminescentes localizam-se geralmente na parte final do abdômen, mas algumas espécies podem tê-los localizados também no tórax, sendo confundido com os olhos. Em algumas espécies as larvas possuem órgãos luminescentes localizados lateralmente no corpo.
 Figura: 1 mostra um dos vaga-lumes mais comuns no Brasil; 2 mostra órgãos luminescentes abdominal emitindo luz; 3 mostra órgãos bioluminescente torácicos emitindo luz; 4 mostra os órgãos laterais bioluminescentes emitindo luz.

Emitir luz para os vagalumes faz parte do comportamento sexual. Machos ao voar emitem luz, às vezes de forma contínua, para facilitar sua visualização, às vezes acendem e apagam. A intensidade do brilho, a cor emitida e duração da emissão podem fazer parte de um código de comunicação que permite na escuridão da noite os vaga-lumes de uma mesma espécie se encontrar para a reprodução. Os Vaga-lumes são insetos carnívoros, predadores de outros insetos, às vezes até canibais e em algumas espécies fêmeas atraem machos não para se reproduzir, mas para fazer uma bela refeição, portanto a emissão de luz pode auxiliar na captura de alimento.  Larvas podem utilizar a luminescência para iluminar o caminho em caminhadas noturnas. Em algumas espécies, uma reunião de larvas de vaga-lumes podem se agrupar na presença de um predador, um sapo, por exemplo, e emitirem um forte feixe luminoso, uma espécie de farol de advertência, compreendido pelo predador como um animal muito grande e talvez perigoso, evitando-se a predação da maioria destas larvas.

Como ocorre a biolumenescência?

A emissão de luz pelos órgãos bioluminescentes é resultado de especializações bioquímicas presentes em células chamadas fotócitos (células luminosas). Nestas células há genes ativos no DNA que ativam a produção de duas proteínas, a luciferina e a luciferase. A luciferina se liga a molécula energética do ATP e na presença de oxigênio forma a oxiluciferina e quebra o ATP liberando energia luminosa. Esta reação é facilitada pela enzima luciferase. A luciferina, a luciferase e ATP estão frequentemente disponíveis nos fotócitos, mediante estímulos ambientais como a escuridão e detecção de ferormônios (hormônios de atração sexual) o sistema nervoso controla a aberturas de orifícios respiratórios chamados espiráculos, o ar contendo oxigênio penetra nos segmentos com os órgãos bioluminescentes por tubos respiratórios chamados traqueias e a reação luminosa ocorre nos fotócitos.  
Figura: Mecanismos de bioluminescência mediada pela luciferase.
  
Uso da bioluminescência pelo homem

A ciência tem utilizado a bioluminescência para medir a atividade metabólica de células. A qualidade de espermatozóides pode ser medida adicionando-se aos espermatozóides a luciferina e a luciferase. Quanto mais os espermatozóides emitirem luz mais a ATP (energia) eles possuem e, portanto mais aptos a se locomoverem em direção ao óvulo eles serão. Células cancerígenas são metabolicamente mais ativas que as células normais em um tecido e podem ser localizadas adicionando-se a luciferina e luciferase. Usando técnicas de engenharia genética, os genes responsáveis pela síntese de luciferina e luciferase foram identificados, isolados e transferidos para outras espécies produzindo organismos bioluminescentes. Um exemplo deste mecanismo foi à criação de plantas luminescentes que quando atacadas por predadores aceleram seu metabolismo e emitem luz. A resposta luminosa da planta é útil a agricultores pois é interpretado como um aviso de pragas agrícolas que poderiam ser combatidas com o uso de defensivos agrícolas.

Figura: Planta transgênica do tabaco emitindo luz.

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