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Se descubre el primer insecto sudamericano que emite luz azul


por André Julião, FAPESP


Investigadores brasileños han descubierto una nueva especie de mosquito hongo (Keroplatidae) cuyas larvas emiten luz azul. La pequeña mosca habita en una reserva de la selva atlántica en el estado de São Paulo. Este es el primer registro de una especie bioluminiscente azul en el Neotrópico. Se han estudiado muchos insectos y hongos bioluminiscentes en la región, pero todos emiten luz verde, amarilla o roja. La nueva especie se ha denominado Neoceroplatus betaryiensis y se describe en un artículo en Scientific Reports .

«Las larvas se encontraron mientras se recolectaban hongos bioluminiscentes y llamaron la atención porque emitían luz azul . Los hongos y las luciérnagas no emiten luz azul, por lo que tenía que ser una especie nueva «, dijo Cassius Stevani, profesor de la Universidad de São Instituto de Química de Paulo (IQ-USP) y último autor del artículo, dijo.

El estudio fue parte del Proyecto temático «Quimioterapia electrónica en sistemas biológicos : bioluminiscencia y fotoquímica en la oscuridad», del cual Etelvino José Henriques Bechara, profesor de IQ-USP, es el investigador principal.

Según Stevani, las especies que emiten luz azul se habían encontrado anteriormente solo en América del Norte, Nueva Zelanda y Asia. Este se encontró en Reserva Betary, una reserva privada de la selva tropical atlántica en Iporanga, estado de São Paulo, que limita con el Parque Turístico Estatal de la Alta Ribeira (PETAR).

Los biólogos Isaias Santos y Grant Johnson, un aprendiz técnico nacido en los Estados Unidos con una beca de la Fundación de Investigación de São Paulo (FAPESP), participaron en la expedición de recolección. Ambos trabajan en el Biodiversity Research Institute (IPBio), una organización no gubernamental que dirige Reserva Betary, que ofrece allí turismo, educación ambiental y oportunidades de investigación. Muchas de las especies de hongos bioluminiscentes del mundo se pueden encontrar en la propiedad.

La nueva especie de insecto bioluminiscente fue descrita por el entomólogo Rafaela Falaschi, actualmente investigador postdoctoral en la Universidad de Ponta Grossa (UEPG). El epíteto de la especie (betaryiensis) se refiere al Betary, un afluente de la Ribeira.

Diferentes patrones de luz

Según Stevani, los adultos de la especie no emiten luz. Las larvas bioluminiscentes viven escondidas en los troncos de los árboles y tienen tres linternas, una en la cola y dos cerca de los ojos.

Sin embargo, uno de los especímenes recolectados por los investigadores emitió luz en varios puntos de su cuerpo. La larva fue llevada al laboratorio, donde se hinchó. La pupa permaneció bioluminiscente, pero surgió una avispa en lugar de un mosquito hongo.

Los investigadores concluyeron que la avispa también pertenece a una nueva especie de la familia parasitoide Ichneumonidae, que pone huevos en las larvas de escarabajos, polillas y otros insectos. Sin embargo, no está claro si el patrón diferente de emisión de luz observado en la muestra se debe a una infección causada por la avispa, si indica una nueva especie de mosquito o si el patrón está relacionado con el dimorfismo sexual en N. betaryiensis ( diferentes rasgos morfológicos en hombres y mujeres).

Nuevo sistema

Además de la importancia de cualquier nueva especie para la producción de conocimiento sobre la biodiversidad, los insectos que emiten luz azul son extremadamente raros, y el descubrimiento sugiere la posibilidad de desenterrar un nuevo sistema de bioluminiscencia que podría tener aplicaciones en análisis y biotecnología, como en el marcado de células o genes específicos en estudios biológicos o biosensores de contaminación, por ejemplo.

Como todos los organismos bioluminiscentes, la nueva especie genera luz a través de una reacción entre la luciferina, un sustrato y la luciferasa, una enzima que la cataliza. En los ensayos realizados para estudiar el fenómeno, los dos compuestos se aíslan típicamente produciendo un extracto del insecto y separándolo en porciones. Uno se almacena en hielo para preservar sus enzimas, incluida la luciferasa. El otro se calienta para eliminar las enzimas y dejar solo el sustrato luciferina.

Para comenzar a caracterizar el sistema bioluminiscente en N. betaryiensis , el grupo de investigación dirigido por Vadim Viviani , profesor de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) en Sorocaba, Estado de São Paulo, utilizó luciferina y luciferasa purificada en su laboratorio de otra especie capaz de emitir luz azul, Orfelia fultoni , que habita en los Montes Apalaches en los Estados Unidos y Canadá.

«Gracias a que la luciferasa y la luciferina de O. fultoni ya estaban purificadas en nuestro laboratorio, pudimos analizar las reacciones cruzadas con la nueva especie. Se emitió luz en todas las combinaciones. También mostramos que las larvas de este hongo mosquito contienen una luciferina- almacenar proteína conocida como SBF, que es la abreviatura de la fracción de unión al sustrato, al igual que O. fultoni . Por lo tanto, ambas especies tienen el mismo sistema bioquímico «, dijo Viviani, quien lidera un grupo de investigación sobre bioluminiscencia y biofotónica financiado por el Consejo Nacional para Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), una agencia del gobierno federal.

En 2000, Viviani y los investigadores Thérèse Wilson y J. Woodland Hastings produjeron la primera caracterización del sistema bioluminiscente de O. fultoni mientras Viviani era becaria postdoctoral en la Universidad de Harvard en los Estados Unidos. Desde entonces, ha trabajado constantemente en la caracterización bioquímica de la luciferina y la luciferasa en estos insectos.

Viviani es la investigadora principal del Proyecto temático «Bioluminiscencia de artrópodos» financiado por FAPESP. Su grupo descubrió recientemente una especie del género Neoditomyia en las cuevas del Parque Estatal Intervales, un remanente de la selva atlántica en el sur del estado de São Paulo. Esta especie produce luciferina y su SBF pero no emite luz. Sin embargo, cuando el sustrato se mezcló con luciferasa de O. fultoni y la nueva especie, emitió luz azul .

El análisis genético también muestra que la nueva especie está estrechamente relacionada con Neoditomyia y O. fultoni .

Con base en su conocimiento de otras especies, los investigadores ahora planean aislar e investigar la luciferina y la luciferasa producidas por N. betaryiensis , que es más rara y menos fácil de encontrar que las especies norteamericanas.

«Ya tenemos luciferina y luciferasa de O. fultoni , la especie norteamericana, y de la Neoditomyia encontrada en Intervales. Han sido purificadas y parcialmente caracterizadas por nuestro laboratorio en UFSCar. Esto nos permitió realizar este estudio inicial y también facilitará el aislamiento de luciferina y la clonación de luciferasa de Neoceroplatus en el futuro «, dijo Viviani.

Una vez aisladas, las sustancias serán clonadas y se determinará su estructura. El grupo de UFSCar trabajará en la luciferasa, y el grupo de Stevani en IQ-USP será responsable de analizar la luciferina.

«Ya tenemos la fórmula molecular de la luciferina. Sabemos cuántos átomos de carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre y otros elementos contiene, pero no sabemos cómo están vinculados estos átomos. Necesitamos realizar experimentos usando energía nuclear La resonancia magnética, entre otras técnicas, para dilucidar la estructura. Espero que eso suceda pronto «, dijo Stevani.


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