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COLORES
PRODUCIDOS POR BIOLUMINISCENCIA Y
POR QUIMIOLUMINISCENCIA |
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Toda emisión de
luz por parte de un material que no se deba a un aumento de
temperatura (es decir, que no sea
incandescencia) se denomina luminiscencia, pudiendo
distinguir diferentes tipos dependiendo que cuál sea la fuente
de excitación de los átomos o de las moléculas, etc., cuya
des-excitación posterior produce la emisión de la luz. Cuando se
forman productos excitados en una reacción química, el
proceso de emisión de luz posterior que genera la des-excitación
de esos productos se denomina
quimioluminiscencia y si la reacción química se produce en
un ser vivo se llama bioluminiscencia.
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En el diagrama adjunto se muestran de manera
muy simplificada los procesos que dan lugar a la
bioluminiscencia. La luciferina (una proteína
que existe en unas células especializadas,
llamadas fotocitos) reacciona con oxigeno, en
presencia de luciferasa (una enzima que actúa como
catalizador en la reacción, es decir, la
propicia y la acelera, pero no participa en
ella). Se obtienen: agua y oxiluciferina en un
estado de energía excitado. Posteriormente, la oxiluciferina se
relaja hacia a un estado de menor
energía emitiendo la luz. |
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En realidad, el proceso que da lugar a la
emisión de luz bioluminiscente es bastante más complejo
de lo que muestra el esquema anterior simplificado. De
hecho, existen muchos tipos de sistemas luciferina-luciferasa,
en la reacción pueden intervenir otros catalizadores y
la luciferina oxidada sigue un camino algo complejo
hasta emitirse la luz: En primera instancia pasa por lo
que se denomina un estado de transición (en una reacción
química elemental un estado de transición es una
configuración particular que se define como el estado
que corresponde al máximo de energía a lo largo de la
misma), después puede pasar por muchas etapas
intermedias hasta un sustrato P* (excitado y activo
eléctricamente). Finalmente, este sustrato P* se
descompone muy rápidamente (habitualmente en unos pocos nanosegundos) en su sustrato base P y emite los fotones. |
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La bioluminiscencia es más abundante en la fauna
marina que en la terrestre. Varios peces,
moluscos, calamares, medusas, corales y otros
seres microscópicos subacuáticos producen luz
utilizando este mecanismo. Esta luz suele ser de
color azul y
su fuente son bacterias que viven
dentro de dichos seres o células especializadas
en cuyo interior ocurre la reacción bioluminiscente. |
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La
reacción de oxidación de la luciferina, que inicia
la cadena de procesos que da lugar a la bioluminiscencia,
se puede activar por diversas causas. En
algunos animales, puede ocurrir como respuesta
al estrés que tienen cuando sufren un ataque y la luz emitida actúa como defensa para asustar al
depredador. Otros animales, en cambio, aprovechan la emisión de luz para atraer
a una presa. Por
ejemplo, algunos peces abren la boca
en un ambiente muy oscuro como es el abisal y al hacerlo
generan la luz
atrayendo a otros peces más pequeños que les sirven de
alimento. En el caso del fitoplancton, en cambio, el
proceso se genera por la agitación. Cuando se ve luz en
las olas es la misma agitación que provocan los
movimientos del agua, lo que propicia la
reacción bioluminiscente. |
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Entre los animales terrestres, probablemente el
caso más conocido de bioluminiscencia sean las
luciérnagas. Estos insectos no se calientan en
el proceso, sino que toda la energía química que
se pone en juego la convierten en luz. Por
tanto, tienen una eficiencia máxima cuando
emiten esa luz, que suele ser amarilla o
amarillo-verdosa (entre
510 y 660 nm). En este caso, el propósito del fenómeno es la reproducción o propagación
de la especie, ya que las señales luminosas les sirven
a las luciérnagas para comunicarse y atraer a
sus parejas. |
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En cuanto al tipo de estructura
atómico-molecular que propicia la
bioluminiscencia, de manera bastante general el color producido en las moléculas orgánicas suele
deberse a enlaces
 conjugados, es
decir, enlaces que se alternan entre simples y dobles,
como, por ejemplo, los existentes en la molécula de
luciferina de las luciérnagas, que se muestra en
la imagen adjunta. Esta alternancia entre
enlaces simples y dobles, da lugar a posibles
saltos de energía que implican absorción y
reemisión de luz bioluminiscente. |
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El desarrollo
científico-tecnológico se ha inspirado en la naturaleza
para explotar el hecho bioluminiscente y también para
fabricar quimioluminiscencia artificial. Por
ejemplo, sabiendo que la bacteria marina "Vibrio fischeri" varía su nivel de emisión de
luz en presencia de contaminantes, se producen tests biotecnológicos que utilizan esta
bacteria para medir la presencia de
hidrocarburos en el agua. |
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Otra aplicación, en este caso de la
quimioluminiscencia, son las barritas de "luz
química". En una pequeña cápsula de cristal dentro de
cada barrita se
tiene peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), rodeado de
otro líquido, que está formado por
un éster de fenil oxalato mezclado con tinte del color
deseado.
Todo ello está envuelto por un plástico resistente pero
flexible.
Cuando se dobla la barrita, la cápsula se
rompe y todos los componentes se mezclan dando lugar a una reacción
química que genera una luz
brillante e intensa. |
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