¿Ya leíste el "Curiosidades sobre las ranas" y " Por qué son importantes "? Incluso antes de saber que los anfibios también brillan en la oscuridad, ¡las ranas ya eran las estrellas de mi mundo! Aquí me gustaría compartir contigo cómo se descubrió la biofluorescencia generalizada en los anfibios, qué significa exactamente y cómo esta capacidad puede ser útil tanto para estos animales como para nosotros.
En la imagen superior, la rana cornuda de Cranwell ( Ceratophrys cranwelli ) brilla de color verde bajo la luz de excitación. Foto de Jennifer Y. Lamb y Matthew P. Davis, de Salamandras y otros anfibios brillan con biofluorescencia .
Cómo se descubrió la biofluorescencia en los anfibios
Érase una vez (o más específicamente en 2020) dos investigadores de la Universidad Estatal de St. Cloud, en Minnesota, que se preguntaron si los anfibios podrían brillar comúnmente bajo ciertos tipos de luz. El primero fue el Dr. Jennifer Lamb, herpetólogo que estudia el comportamiento, la historia de vida y otros aspectos biológicos de los anfibios y reptiles. El segundo fue el Dr. Matthew P. Davis, quien estudia los peces de aguas profundas y cómo han desarrollado rasgos, como la bioluminiscencia, para ayudarles a vivir en la oscuridad. En el momento de su descubrimiento, la biofluorescencia ya se había observado en otros animales, generalmente acuáticos, pero se había explorado poco el tema en anfibios. Por lo tanto, cuando decidieron investigar la característica común de la biofluorescencia en ese grupo , ¡se quedaron atónitos al descubrir lo extendida que estaba! Al principio, se centraron en las salamandras adultas, pero al examinar con entusiasmo otros grupos y etapas de la vida de los anfibios, ¡descubrieron que todos ellos presentaban biofluorescencia!
Para ser claros, esto no significa que podrás ver ranas brillando suavemente a la luz de la luna al pasar por su estanque de cría una noche, ya que se necesita iluminación y equipo especiales para observar el fenómeno. Por suerte para los amantes de las ranas y los anfibios, Lamb y Davis no solo contaban con el equipo adecuado para detectar la biofluorescencia, sino que también tenían la idea y los conocimientos para buscarla
Patrones variables de biofluorescencia observados en salamandras. Imagen de Jennifer Y. Lamb y Matthew P. Davis, en Salamandras y otros anfibios brillan con biofluorescencia..
La biofluorescencia es la re-radiación de luz en una longitud de onda diferente
no es lo mismo que la bioluminiscencia, que se produce cuando los organismos vivos producen y emiten luz por sí mismos, ya sea mediante algún tipo de reacción química interna o, con menos frecuencia, cuando bacterias simbiontes lo hacen por ellos. El rape, la medusa, las luciérnagas y algunos hongos son quizás algunas de las criaturas de las que has oído que pueden hacer esto.
La biofluorescencia se produce cuando los organismos vivos absorben ondas de luz alta , por ejemplo, en el rango azul o ultravioleta, y luego las irradian en longitudes de onda más bajas , generalmente en los rangos rojo, naranja o verde. Para visualizar mejor la diferencia, imagina la luz que emite una barra luminosa al romperla para provocar una reacción química en su interior (luminiscencia), comparada con el brillante resplandor azul-violeta que irradia tu camiseta blanca cuando bailas alegremente bajo una luz ultravioleta (fluorescencia).
Para revelar las capacidades biofluorescentes de los anfibios, Lamb y Davis iluminaron a los animales con linternas que emitían luz azul y ultravioleta, utilizando filtros especiales para bloquear toda la luz excepto la fluorescente que irradiaban. Particularmente bajo luz azul, todos los anfibios que examinaron emitieron varios patrones de luz verde a amarilla de diferentes intensidades. En muchos casos, la luz fluorescente provenía de manchas y rayas brillantes y llamativas que ya eran visibles para nosotros bajo luz de espectro completo; en otros casos, los vientres brillaban intensamente mientras que los dorsos permanecían oscuros; y en otros casos, era principalmente la región cloacal la que brillaba, como para atraer la atención sexual de cualquier pareja potencial. Incluso las especies que parecían opacas bajo luz de espectro completo emitían algún tipo de brillo fluorescente. En general, el tejido o sustancia que daba lugar a un brillo bajo la luz de excitación variaba desde la piel hasta los huesos, las secreciones cutáneas mucosas y la orina.
Por lo tanto, los mecanismos estructurales o químicos que causan este fenómeno siguen siendo desconocidos, lo que genera la necesidad de más investigación. En cualquier caso, la presencia de biofluorescencia en la amplia gama de animales examinados sugiere que este rasgo evolucionó tempranamente en la ascendencia de los anfibios modernos.
de una salamandra tigre oriental ( Ambystoma tigrinum ) emiten un brillo verde bajo luz azul. Foto de Jennifer Y. Lamb y Matthew P. Davis de Salamandras y otros anfibios brillan con biofluorescencia .
Por qué la biofluorescencia podría ser importante para los anfibios
Lamb y Davis plantearon la hipótesis de que los rasgos biofluorescentes observados en los anfibios podrían desempeñar un papel clave en la comunicación y la señalización entre especies o dentro de las poblaciones. Para verificarlo, es necesario determinar si los ojos de los anfibios han desarrollado una sensibilidad estructural a su propia biofluorescencia y si los anfibios están expuestos a la luz ambiental que propicia este fenómeno en sus entornos naturales. Otras funciones que la biofluorescencia podría desempeñar en la vida cotidiana de los anfibios son el aposematismo (una coloración de advertencia para ahuyentar a posibles depredadores), el mimetismo o incluso el camuflaje.
La cloaca de la salamandra jaspeada (Ambystoma opacum) puede brillar intensamente para atraer la atención de una posible pareja. Foto de Jennifer Y. Lamb y Matthew P. Davis, de la Figura 1 de Las salamandras y otros anfibios brillan con biofluorescencia .
Por qué la biofluorescencia de los anfibios podría ser importante para los humanos
¡Así que las ranas y otros anfibios se han vuelto mucho más fascinantes para mí! Como señalaron Lamb y Davis, sus capacidades biofluorescentes «arrojan nueva luz sobre cuánto más nos queda por aprender sobre estos fascinantes vertebrados».
Los investigadores ya saben que las ranas producen docenas de secreciones cutáneas con propiedades antibióticas, analgésicas y de gran interés farmacéutico, y quizás cientos o miles más de estas sustancias estén por descubrir. Recientemente, las espumas de nidos de rana son agentes naturales, estables y biocompatibles que podrían servir como sistemas de administración tópica de fármacos suaves para humanos.
Ahora, las proteínas biofluorescentes y otras secreciones o tejidos de los anfibios podrían tener el potencial de marcar un antes y un después en la historia de la medicina. En 2008, el Premio Nobel de la Paz de Química se otorgó a tres investigadores que descubrieron y desarrollaron una sustancia conocida como Proteína Verde Fluorescente (GFP) , aislada inicialmente de una medusa y que ahora se utiliza ampliamente como marcador fluorescente en la investigación sobre el funcionamiento celular y sistémico de los organismos vivos.
¿Podrían las ranas producir o poseer una sustancia biofluorescente que permita avanzar aún más estas técnicas de investigación médica? Ya se están buscando diferentes sustancias biofluorescentes en organismos acuáticos que podrían lograrlo (vea este documental especial de NOVA/National Geographic, " Criaturas de Luz "). Solo el tiempo lo dirá. Sin embargo, es emocionante considerar que si la luz de excitación resulta útil para detectar especies de anfibios pequeños y sigilosos en sus entornos, la biofluorescencia podría convertirse en una forma económica para que los biólogos estudien y monitoreen la biodiversidad de estos animales y, por lo tanto, en una herramienta importante para proyectos de conservación de anfibios cruciales en todo el mundo.
Se utilizó luz ultravioleta para realizar un estudio de campo en ranas arbóreas tropicales, incluyendo estas ranas arbóreas sudamericanas ( Boana punctata ). Crédito fotográfico: Jorge Enrique García Melo, en Thompson, ME, Saporito, RA, Ruiz-Valderrama, DH, Medina Rangel, GF, Donnelly, MA (2019). Estudio de campo de la fluorescencia en ranas arbóreas tropicales con una linterna LED UV-B. Notas de Herpetología. 12. 987-990