A bioluminescência é uma característica que certos organismos vivos possuem de produzir luz através de processos bioquímicos. Ocorre com maior frequência em invertebrados e vertebrados marinhos, tais como fungos, algas dentre outros microrganismos, assim como em outros invertebrados terrestres. É atribuído ao farmacologista francês Raphaël Dubois o crédito pelos primeiros trabalhos sobre a bioluminescência. Antes do desenvolvimento da lâmpada de segurança para uso em minas de carvão, peles de peixe seco foram usados na Grã-Bretanha e na Europa como uma fonte fraca de luz.
A bioluminescência é um tipo de luminescência, ou “luz fria” emitida pelos organismos vivos, onde menos de 20% da luz gera radiação térmica. Não deve ser confundido com iridescência, coloração estrutural ou fosforescência. A bioluminescência é uma forma de quimiluminescência, onde a energia da luz é liberada por uma reação química. Vagalumes, tamboris, e outras criaturas produzem produtos químicos como a luciferina (um pigmento) e a luciferase (enzima). A luciferina reage com o oxigênio para criar luz. A luciferase atua como um catalisador para acelerar a reação, o que é, por vezes, medida por cofatores, tais como íons de cálcio ou de Adenosina trifosfato (ATP).
A reação química pode ocorrer dentro ou fora da célula. Em bactérias, a expressão de genes relacionados com a bioluminescência é controlado por um operão(conjunto de genes nos procariontes e em alguns eucariontes que se encontram funcionalmente relacionados) chamada do operão lux (Aliivibrio fischeri).
Bioluminescência ocorre muito entre alguns grupos de animais, especialmente em mar aberto, e em alguns fungos e bactérias, e em vários invertebrados terrestres, incluindo os insetos. Muitos, talvez a maioria dos animais do fundo do mar produzem luz. A Emissão de luz marinha fica no espectro de luz entre azul e verde, os comprimentos de onda que passam mais distantes através de água do mar. No entanto, alguns peixes emitem luz vermelha e infravermelha, e os do gênero Tomopteris emitem luz amarela. Às vezes, a milhares de quilômetros quadrados de oceano é possível avistar um brilho das bactérias bioluminescentes no efeito conhecido como “Maré Láctea“.
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