El brillo verdoso que emiten los escorpiones por la noche se debe a la fotoluminiscencia que se produce en su cutícula. Los científicos plantean la hipótesis de que los productos químicos fotoluminiscentes protegen al escorpión de los parásitos y podrían ayudarlos a detectar refugio.
Los escorpiones se encuentran a menudo corriendo en la oscuridad, y con sus colas en forma de coma siempre listas para atacar, tienen la reputación de ser aguijones venenosos con los que no hay que meterse. Como animales nocturnos, buscan presas durante la noche y se refugian en lugares oscuros durante el día. ¡Lo que probablemente no sepas sobre los escorpiones es que brillan en la oscuridad!
Los escorpiones que brillan en la oscuridad se informaron por primera vez en el año 1954; los escorpiones emitirían fluorescencia cuando se expusieran a la luz ultravioleta. Desde entonces, los científicos han observado varias especies de escorpiones con esta cualidad, aunque no todos los escorpiones brillan con la misma intensidad. Con cerca de 100.000 especies reconocidas de estos arácnidos (invertebrados de patas articuladas que carecen de alas o antenas), las diferencias en las cutículas provocan la variación en su brillo. Era más débil en algunos y más pronunciado en otros.
Luz ultravioleta y fotoluminiscencia
Todos hemos oído hablar o visto luciérnagas brillantes. Estos diminutos insectos tienen órganos especializados en sus abdómenes donde mezclan ciertas enzimas (principalmente luciferasa) y sustancias químicas como la luciferina para producir luz. Dado que esta reacción química tiene lugar dentro de sus cuerpos, se llama bioluminiscencia.
Sin embargo, no es así como brillan los escorpiones.
Los escorpiones no emplean bioluminiscencia. En cambio, su piel hace algo llamado fotoluminiscencia. Es un proceso donde la absorción de una determinada longitud de onda de luz excita sus moléculas orgánicas, que a su vez, en el proceso de volver a su estado fundamental, liberan energía que se encarga de producir la luz.
Los escorpiones exhiben específicamente ” fluorescencia cuticular “. En palabras simples, hay compuestos en su capa más externa de la cutícula, o exoesqueleto, que absorben longitudes de onda de luz que caen en el rango ultravioleta de 100 a 400 nanómetros (nm). Esto excita los compuestos presentes en el exoesqueleto y la posterior reemisión de esta luz ocurre en el rango visible (400-800 nm), la luz que los humanos pueden ver.
papel de la cutícula
Los compuestos fluorescentes se concentran en la capa más externa de 4 micrómetros de espesor de la cutícula llamada epicutícula. Esta capa hialina extremadamente delgada es dura. A medida que los escorpiones envejecen, se mudan en diferentes etapas; el desprendimiento y regeneración de su cutícula les ofrece una mejor protección y espacio para crecer.
Cuanto mayor sea el escorpión, más duro y fuerte será su exoesqueleto. Un escorpión que acaba de mudarse solo brillará débilmente si se expone a la luz ultravioleta. Se vio que la intensidad de la fluorescencia también aumenta con la edad y la dureza del exoesqueleto.
La capa hialina también es muy duradera. Los científicos han descubierto fósiles con restos de esta capa aún adheridos, ¡y todavía tienen fluorescencia! Todos los invertebrados con patas articuladas (artrópodos) muestran un entrecruzamiento oxidativo a medida que su cutícula se endurece. Este proceso se conoce como esclerotización . Del millón de especies conocidas de artrópodos, los escorpiones son los únicos que muestran esta brillante capacidad de fluorescencia en un grado tan impresionante.
Lo que los hace brillar
A la luz de la investigación, se descubrió que los fotorreceptores presentes en los escorpiones pueden ser más sensibles selectivamente a ciertas longitudes de onda que a otras. En un estudio, los escorpiones de las praderas del desierto fueron expuestos a diferentes longitudes de onda de luz correspondientes a luz roja, verde, ultravioleta o sin luz. Los escorpiones evitaron o mostraron la mayor aversión hacia la luz ultravioleta, seguida de la luz verde.
En la capa exterior dura de los escorpiones, dos compuestos, la β-carbolina y la 7-hidroxi-4-metilcumarina , son responsables de la fluorescencia. Sin embargo, después de estudiar los exoesqueletos de los escorpiones, los científicos han encontrado otro compuesto, el éster de ftalato, al que se atribuye la fluorescencia más intensa.
La luz ultravioleta es un componente de la luz solar refractada, la luz de las estrellas y la luz de la luna. Hay 100 veces más UV en el cielo mientras el sol se pone que durante una noche sin luna. Los escorpiones se vuelven más activos después de la puesta del sol, cuando hay presentes longitudes de onda de luz más cortas. En un intento por evitar la exposición a la luz ultravioleta , los escorpiones son menos activos durante el día y las noches de luna llena. Así es como evalúan si permanecer en un refugio o salir a cazar.
colector de fotones de cuerpo entero , convirtiendo la energía que recibe de la luz ultravioleta de longitud de onda más corta en luz verde de longitud de onda más larga. Se cree que esta conversión y transmisión es percibida por el sistema nervioso central de los escorpiones, que les ayuda a encontrar refugio en función de la intensidad de la luz a la que están expuestos.
¿Por qué brillan en la oscuridad?
¿Qué propósito podrían tener los poderes que brillan en la oscuridad para estos bichos? ¿Juega a su favor, o la fluorescencia es simplemente algo que sucede debido a los compuestos presentes en su caparazón?
Los compuestos fluorescentes como los ésteres de ftalato pueden ayudar en la protección de estas criaturas. El hermoso brillo verde cian que producen podría sacar a los depredadores de su juego. También se planteó la hipótesis de que la fluorescencia podría atraer presas más fácilmente, aunque se descubrió que los insectos tienden a mantenerse alejados de los escorpiones que brillan intensamente.
Además, la fluorescencia significa exposición a algún tipo de luz y, como se mencionó, los escorpiones tienden a evitar la luz ultravioleta. Dicho esto, esta sensibilidad a la luz ultravioleta puede ayudar a los escorpiones a buscar refugio de manera más efectiva. Los investigadores que probaron este punto pusieron diminutos anteojos en los escorpiones para bloquear su vista, por lo que su locomoción podría estar estrictamente limitada. Con base en los resultados, los investigadores plantearon la hipótesis de que los escorpiones pueden detectar la luz ultravioleta a través de la fluorescencia de su cuerpo, lo que puede ayudarlos a encontrar refugio alejándose de la luz.
Una palabra final
Si tuviera que comparar imágenes de escorpiones bajo luz blanca y luz ultravioleta, vería que todo el cuerpo de un escorpión brilla bajo la luz ultravioleta, excepto sus quelíceros (mandíbulas), las puntas de sus aguijones (telsons) y el garras (ungues) del dedo móvil (tarso). Estas regiones pueden carecer de los compuestos responsables de la fluorescencia. En cualquier caso, la luz ultravioleta expondrá la mayor parte de la superficie del cuerpo de estas criaturas en la oscuridad, por lo que la próxima vez que salga al campo, independientemente de si desea encontrar escorpiones o evitarlos, una linterna ultravioleta será útil. !
Fuente:
- Rubin, M., Lamsdell, J. C., Prendini, L., & Hopkins, M. J. (2017, August 9). Exocuticular hyaline layer of sea scorpions and horseshoe crabs suggests cuticular fluorescence is plesiomorphic in chelicerates. Journal of Zoology. Wiley.
- Stachel, S. J., Stockwell, S. A., & Van Vranken, D. L. (1999, August). The fluorescence of scorpions and cataractogenesis. Chemistry & Biology. Elsevier BV.
- Proctor, H. C., Smith, I. M., Cook, D. R., & Smith, B. P. (2015). Subphylum Chelicerata, Class Arachnida. Thorp and Covich’s Freshwater Invertebrates. Elsevier.
- Tsarkova, A. S. (2021, September 20). Luciferins Under Construction: A Review of Known Biosynthetic Pathways. Frontiers in Ecology and Evolution. Frontiers Media SA.
- Stachel, S. J., Stockwell, S. A., & Van Vranken, D. L. (1999, August). The fluorescence of scorpions and cataractogenesis. Chemistry & Biology. Elsevier BV.
- Stachel, S. J., Stockwell, S. A., & Van Vranken, D. L. (1999, August). The fluorescence of scorpions and cataractogenesis. Chemistry & Biology. Elsevier BV.
- Gaffin, D. D., Bumm, L. A., Taylor, M. S., Popokina, N. V., & Mann, S. (2012, February). Scorpion fluorescence and reaction to light. Animal Behaviour. Elsevier BV.
- Lagorio, M. G., Cordon, G. B., & Iriel, A. (2015, September). Reviewing the relevance of fluorescence in biological systems. Photochemical & Photobiological Sciences. Springer Science and Business Media LLC.
- Carroll, A. R., Copp, B. R., Davis, R. A., Keyzers, R. A., & Prinsep, M. R. (2020). Marine natural products. Natural Product Reports. Royal Society of Chemistry (RSC).
- Mahmoud, M. G., El Kady, E. M., & Asker, M. S. (2019). Chitin, chitosan and glucan, properties and applications. World Journal of Agriculture and Soil Science, 3(1), 1-19.
- Scorpion morphology – biodiversity explorer. biodiversityexplorer.info
- Miller, S. D., Mills, S. P., Elvidge, C. D., Lindsey, D. T., Lee, T. F., & Hawkins, J. D. (2012, September 10). Suomi satellite brings to light a unique frontier of nighttime environmental sensing capabilities. Proceedings of the National Academy of Sciences. Proceedings of the National Academy of Sciences.
- Halford, J. C. G., & Blundell, J. E. (2005). APPETITE | Physiological and Neurobiological Aspects. Encyclopedia of Human Nutrition. Elsevier.
- Fasel, A., Muller, P.-A., Suppan, P., & Vauthey, E. (1997, May). Photoluminescence of the African scorpion “Pandinus imperator”. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. Elsevier BV.
- The Devonian Period – UCMP Berkeley. University of California Museum of Paleontology