Pez roba bioluminiscencia de presa
Parapriacanthus ransonneti nadar en un acuarioMANABU BESSHO-UEHARA
En el mundo de la bioluminiscencia, es común que los organismos obtengan luciferina, la pequeña molécula necesaria para hacer lightfrom su dieta. Los científicos han planteado la hipótesis de que los peces bioluminiscentes producen su propia luciferasa, la enzima que cataliza la reacción que hace que la luciferina brille. Pero en un estudio publicado esta semana (8 de enero) en Science Advances, los investigadores demostraron que una especie de pez costero genera luz usando luciferina y luciferasa capturadas de su bioluminiscente presa, un pequeño crustáceo conocido como ostrácodo.
Este trabajo desafía nuestra visión de cómo percibimos la bioluminiscencia de los peces, dice David Gruber, biólogo marino de la Universidad de la Ciudad de Nueva York que no participó en el estudiar. En el pasado, pensábamos que los peces producían ambos componentes de la bioluminiscencia por sí mismos o solo uno de los componentes, pero este es un ejemplo de cómo no elaboran ninguno de ellos y obtienen ambos de su dieta. Siempre me encanta cuando sale un artículo que nos muestra un ángulo que no conocíamos antes.
Como estudiante de posgrado en la Universidad de Nagoya en Japón, Manabu Bessho-Uehara se había propuesto estudiar la evolución de la bioluminiscencia. Dice que hay más de 200 géneros de peces que brillan, y un estudio de 2016 indicó que la bioluminiscencia ha surgido de forma independiente al menos 27 veces en peces marinos. Lo gracioso es que nadie identificó los genes de luciferasa de ninguno de los peces, así que ahí es donde quería comenzar, Bessho-Uehara, quien ahora es un postdoctorado en el Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey en California, le dice a The Scientist.
Trabajos anteriores habían demostrado que los peces del género Parapriacanthus, peces de aguas poco profundas que se encuentran frente a la costa de los océanos Pacífico occidental e Índico, secuestran la luciferina de sus presa en sus órganos de luz, pero se creía que estaban haciendo su propia enzima luciferasa. Entonces, cuando Bessho-Uehara y sus colegas en Japón buscaron un gen de luciferasa en el genoma de Parapriacanthus ransonneti, esperaban encontrar un gen de pescado que codificara una proteína de pescado. En cambio, descubrieron que la proteína luciferasa en los órganos luminosos que recorren la parte inferior del pez era idéntica a la enzima producida por los ostrácodos que comen estos peces.
Una vista ventral de P. ransonneti, con sus órganos de luz que emiten una tenue luz azulManabu Bessho-Uehara
Los investigadores no encontraron ningún gen que codifique la luciferasa en el genoma de los peces, lo que indica que los animales secuestran la proteína de su dieta. Para probar esta hipótesis, el equipo de investigación alimentó a los peces con alimentos que no brillaban hasta por un año, lo que resultó en una pérdida de su luminiscencia. Luego alimentaron a los peces con una especie diferente de ostrácodos resplandecientes. Después de algunas semanas con la nueva dieta, los peces volvieron a brillar. Los investigadores también encontraron péptidos que coincidían con la luciferasa de ostrácodos recientemente introducida en sus órganos de luz.
Cuando escuché por primera vez sobre esto, estaba un poco escéptico, pero cuentan una historia muy convincente de que este [pez] realmente es usando la luciferasa robada de sus presas, dice Edith Widder, fundadora de Ocean Research & Asociación Conservacionista que no participó en el estudio. Ella explica que es sorprendente que la enzima luciferasa, que es una molécula bastante grande y compleja, pueda ser absorbida por el sistema digestivo y no degradada hasta el punto en que ya no sea funcional, una observación que los autores también destacan.
Es por eso que inicialmente estaba tan escéptica cuando escuché sobre esto porque no podía imaginarme cómo era posible, dice ella. Me han convencido de que eso es lo que está pasando aquí y, por lo tanto, abre muchas otras preguntas sobre cómo está sucediendo esto realmente. Es simplemente una innovación evolutiva fenomenal.
En el futuro, Bessho-Uehara y sus colegas continuarán la búsqueda de genes de luciferasa de peces. También planean investigar cómo la proteína llega a las células de los peces y si otros peces bioluminiscentes usan o no una estrategia similar.
Debido a que esto ha evolucionado independientemente tantas veces, los mecanismos por los que esto funciona pueden ser bastante diferente de un linaje a otro linaje, dice Matt Davis, biólogo de la Universidad Estatal de St. Cloud en Minnesota que no participó en el trabajo. Simplemente demuestra que aunque sabemos mucho sobre qué linajes están produciendo y emitiendo la luz, todavía tenemos mucho que aprender sobre cómo funciona esto realmente.
M. Bessho-Uehara et al., Bioluminiscencia de cleptoproteínas: Parapriacanthus peces obtienen luciferasa de presas de ostrácodos, Science Advances, doi:10.1126/sciadv.aax4942, 2020.
Abby Olena es periodista independiente con sede en Alabama. Encuéntrala en Twitter @abbyolena.