Bioluminescência em Vagalumes

Caracterização das famílias

Entre os Coleoptera que se encontra o maior número de insetos luminescentes, nas famílias Elateridae e Lampyridae, e nos gêneros: Lmpyria, Lucíola, phrixothix, e outros. Os vagalumes ou pirilampos (do grego, pyris=fogo e lampis= luz) são os insetos melhor estudados sob o ponto de vista da luminescência. São pequenos besouros, pertencentes a duas famílias distintas: Elateridae e Lampyridae, que se caracterizam e se diferenciam, pela localização dos órgãos luminosos, e também pela intermitência ou não da luz por eles produzida.

Taxionomia

Nos Lampyridae, família do verdadeiro vagalume, vulgarmente chamados “pisca-pisca”, pela intermitência da sua luz, os órgãos luminosos estão localizados na face ventral dos últimos segmentos abdominais, ou nas partes laterais do abdome; e nos Elateridae, eles se localizam no pró-tórax, em posição dorsal posterior. Tanto nos Lampyridae como nos Elateridae, os órgãos luminosos se apresentam como manchas ou faixas de coloração amarelada. Também a coloração da luz emitida pode auxiliar o reconhecimento desses dois grupos de vagalumes; assim, nos Elateridae a luz é de uma bela cor azul-esverdeada, ao passo que nos Lampyridae ela é amarelada e brilhante.

Estrutura

A estrutura do órgão fotogênico nos Elateridae, os órgãos fotogênicos ou luminoso estão situados no dorso do pró-tórax, e se apresentam como duas manchas laterais e posteriores, de coloração amarelo opaca, são de forma lenticular e contorno circular. É aceito que a luz por esses órgãos sirva para facilitar a aproximação dos sexos, o que parece oferecer provas satisfatórias.

A estrutura geral de um órgão fotogênico ou luminoso é a seguinte: consta de uma parte ou camada externa, que é fotogenia, e uma parte ou camada interna, que a refletora; traqueias e nervos penetram ambas as camadas, sendo em maior abundancia na camada externa; uma cutícula cobre todo o órgão, sendo mais fina e mais transparente, formadas por grandes células dispostas em lóbulos, que estão associadas com grandes ramos traqueais. A distribuição exata das traqueias varia nas diferentes espécies, porém, a disposição é tal que fornecem abundante provisão de oxigênio. A camada refletora é composta também de grandes células, cujo citoplasma contém numerosos cristais de urato; elas têm uma coloração leitosa aparente, e funcionam como um anteparo, distribuindo a luz incidente e prevenindo sua dispersão interna.

A vida dos pirilampos

Os lampirídeos tem ciclo biológico longo. Variam muito de cor, do castanho-claro ou escuro ao castanho-amarelado ou avermelhado. As lanternas ficam no ventre e variam de tamanho e disposição. Emitem luz esverdeada intermitente durante as poucas horas do entardecer. Habitam matas, campos, cerrados, preferindo os lugares úmidos e alagadiços como os brejeiros. Em algumas espécies as fêmeas também tem aspecto de larvas, que emitem sua luz por órgãos luminescentes situados no abdômen.

Elaterídeos tem cor variante do castanho-escuro ao marrom-avermelhado. Na parte anterior do tórax, duas manchas que, quando apagadas, tem coloração alaranjada. Usa-se achar que essas manchas são os olhos do pirilampo. Mas são suas ‘lanternas’. Uma terceira lanterna fica no abdômen e só entra em atividade quando o inseto está voando. É tão desenvolvida que chega a emitir um facho de luz de quase um metro de diâmetro. Esses vagalumes costumam voar muito alto, acima da copa das árvores. A luz que emitem é contínua. Na lanterna torácica, a luz tem uma tonalidade esverdeada. Na lanterna abdominal, é amarelo-alaranjada. O ciclo de vida dos elaterídeos é longo: dois ou mais anos. Os adultos vivem somente no verão, períodos em que se acasalam. Os ovos são postos em madeiras semi-apodrecidas no interior das matas. Após certa de quinze dias, surgem as primeiras larvas, que passarão quase dois anos comendo outros insetos e crescendo, até se transformarem nas pupas, que irão depois converter-se em insetos adultos.

Nos Fengodídeos, as fêmeas sempre tem aspecto larvar. São somente conhecidas como bondinho elétrico ou trem de ferro. Algumas espécies de fengodídeos emitem luz vermelha, a região da cabeça, e esverdeada no corpo. Outras emitem luz esverdeada em todo corpo. Os machos, alados, têm pontinhos luminosos em posição e número variáveis, todos no abdômen. Sabe-se que as larvas gostam de comer gongolos, o popular piolho-de-cobra. E são muito vorazes; sugam toda a parte mole do corpo do bicho, dispensando as partes duras. Emitem luz contínua e vivem no chão, à procura de suas presas.

Reprodução

Outro fator que impulsiona emissões luminosas é o de chamar atenção de seu parceiro ou parceira. O macho emite sua luz avisando que está se aproximando enquanto a fêmea pousada em determinado local emite sua luz para avisar onde está. Na reação química, cerca de 95% aproximadamente da energia produzida transforma-se em luz e somente 5% aproximadamente se transforma em calor. O tecido que emite a luz é ligado na traqueia e no cérebro, dando ao inseto total controle sobre sua luz. Infelizmente, os vagalumes estão ameaçados pela forte iluminação das cidades, pois quando entram em contato com essa forte iluminação, sua bioluminescência é anulada interferindo fortemente na reprodução, podendo até serem extintos.

Bioluminescência x Reação enzimática

A bioluminescência é a emissão de luz por um organismo vivo. Este fenômeno é devido a uma reação química (quimiluminescência), na qual a conversão de energia química em energia radiante e direta e 100% realmente eficiente, isto é, muito pouco calor é produzido neste processo. Por esta razão, a emissão desta luz fria e chamada luminescência.

A produção de luz é feita por componentes essenciais emissores de luz são a molécula orgânica e oxidável de luciferina, e a enzima luciferase, que são específicos para diferentes organismos. A reação luciferina-luciferase, reversível, e na realidade numa reação enzima-substrato, na qual a luciferina e o substrato são oxidadas pelo oxigênio molecular, sendo a reação catalisada pela enzima luciferase, com a consequente emissão de luz. A emissão de luz continua até que toda a luciferina seja oxidada.

O processo de produção de luz pode ser ilustrado por uma reação desenvolvendo-se em três estágios, da seguinte maneira:

Luciferina + ½ O₂ → Oxiluciferina x + H₂O;

Oxiluciferina x + Luciferase → Oxiluciferina + Oxiluciferase x;

Luciferase x → Luciferase + Qel.

A reação 1 é catalisada pela luciferase, e o produto, oxiluciferina, é carregada uma quantidade de energia representada por x. Esta é transferida para a luciferase, na reação 2, e é libertada na reação 3, como uma quantidade de energia luminosa, representada por Qel. A oxidação da luciferina, semelhante a da hemoglobina, é reversível; a oxiluciferina pode ser reduzida outra vez, pelo hidrogênio nascente ou exposição à luz.

Aplicações da bioluminescência

Além da beleza inegável do fenômeno, a molécula luciferina e a enzina luciferase tem aplicação em setores como farmacologia, biologia molecular e alimentação.

FARMACOLOGIA - Implanta-se na bactéria responsável por uma doença o gene que comanda a produção de substância luminescente. Depois, aplica-se o antibiótico. Se continuar brilhando, é porque a bactéria está viva e o remédio não funcionou.

BIOLOGIA MOLECULAR - Quanto mais ATP (adenosina tri-fosfato) houver no espermatozoide, mais ele brilha ao receber a mistura de luciferina e luciferase. Se cintilar pouco, é sinal que a célula tem pouco ATP; fora de forma e, portanto, pouco fértil.

ALIMENTAÇÃO - Se acender, o alimento está estragado. A luminescência indica que há bactérias ativas na comida. É que todo o organismo em atividade tem ATP, que desprende luz quando combinado com a luciferina e a luciferase.

Curiosidades

Os vaga-lumes são besouros e podem ser classificados em três famílias: os lampirídeos, ou pisca-pisca, que têm estágio larval de cerca de um ano, no qual se alimentam de caramujos, e fase adulta, que dura apenas um mês; os elaterídeos, conhecidos como besouros tec-tec, cuja larva, que se alimenta de insetos, dura até dois anos, e o adulto até dois meses; e os fengodídeos ou larvas trenzinho, que são os vaga-lumes mais raros. Estes últimos, encontrados apenas na América do Sul, além de produzirem luz verde-amarelada por fileiras de lanternas ao longo do corpo, são os únicos que produzem luz vermelha, localizada na cabeça. A larva, que se alimenta de piolhos-de-cobra, dura dois anos e o adulto, em média, uma semana. “Estes resultados correspondem aos insetos criados em laboratório”.

As famílias de vaga-lumes podem utilizar sua luz para diversas funções. Todas as emitem, principalmente, para atrair parceiros sexuais. O trenzinho e o besouro tec-tec a utilizam também para assustar predadores – emitindo um sinal improvisado – e as larvas do último, emitindo luz contínua, ainda podem usá-la para atrair uma presa. “As larvas de algumas espécies de besouros tec-tec infestam cupinzeiros da região central do Brasil, os quais ficam repletos de centenas de pontos luminosos, dando a aparência de prédios iluminados durante a noite”. De um modo geral, as cores das luzes dos vaga-lumes variam do verde-amarelado ao vermelho. “Apenas poucas espécies de trenzinho são capazes de produzir luz vermelha e as larvas de alguns mosquitos, encontrados em regiões temperadas, produzem luz azul”.

REFERÊNCIAS

Material didático sobre vagalumes/pirilampos, disponível em <http://hermes.ucs.br/ccet/defq/naeq/material_didatico/textos_interativos_26.htm > acessado em 20/05/2012.

Vaga-lume, < http://pt.wikipedia.org/wiki/Vaga-lume disponível em > acessado em 20/05/2012.

Curiosidades sobre os vagalumes que provavelmente você não sabia, < http://domescobar.blogspot.com.br/2011/11/curiosidad.html > acessado em 20/05/2012.

postado por Bernardo