La fluorescencia es un fenómeno que se produce cuando una sustancia absorbe cierta energía en forma de radiación electromagnética y emite parte de esa energía también en forma de radiación electromagnética, pero en una longitud de onda mayor. La energía que se emite es siempre menor que la que se absorbe, ya que la diferencia de energía entre las dos se disipa en forma de calor. Si lo traducimos a longitudes de onda, podemos decir que una sustancia o molécula es fluorescente si la longitud de onda emitida es mayor (y, por lo tanto, menos energética) que la longitud de onda de la radiación absorbida (que será más energética). Por ejemplo, existen ciertas moléculas biológicas que son capaces de absorber la luz ultravioleta, cuyo espectro tiene longitudes de onda por debajo de 400 nm, y emitir en un color del espectro visible como el verde o el rojo, que tienen longitudes de onda mayores (525 y 700 nm, respectivamente). La fluorescencia puede ocurrir tanto en la materia inerte como en los seres vivos, en este último caso denominándose biofluorescencia. Aunque desde hace varias décadas se conocen ejemplos de fluorescencia en varias especies animales, sobre todo marinas, durante los dos últimos años se ha observado el fenómeno de la biofluorescencia en especies que antaño desconocíamos que tenían esta habilidad.
Por ejemplo, en 2018 se observó que el pico de los frailecillos atlánticos o los mérgulos empenechados emite en color naranja cuando se le incide luz ultravioleta (hablé sobre este hallazgo en este artículo). En 2019 se publicó el hallazgo de que las ardillas voladoras del género Glaucomys emiten en color rosa también bajo luz ultravioleta. Y durante este año 2020 se ha visto que varias especies de salamandras y otros anfibios emiten en el espectro del color verde cuando se les excita con luz azul. Pero la cosa no queda aquí. Durante este mes de noviembre se ha publicado en la revista científica «Mammalia» la presencia de biofluorescencia también en el ornitorrinco (Ornithorhynchus anaticus).
El ornitorrinco es el único representante vivo de la familia de los ornitorrínquidos, un grupo de mamíferos monotremas que ponen huevos, y que es endémico del este de Australia y la isla de Tasmania. Debido a su estilo de vida semiacuático, se le puede encontrar en lagos, lagunas y ríos de esta región del planeta. El ornitorrinco es un mamífero particularmente extraño: es ovíparo; posee un conducto único para excretar las heces y reproducirse (ambos caracteres son ancestrales); los machos producen veneno a base de proteínas similares a las defensinas y que inyecta en sus presas a través de un espolón situado en el tobillo; su hocico, con forma de pico de pato, es un órgano especializado en la electrorrecepción (es el único mamífero con esta habilidad); su temperatura corporal es unos 7ºC más baja que la de los mamíferos placentarios; la leche que producen las hembras posee propiedades antimicrobianas (artículo); y, por si fuera poco, ahora sabemos que su pelaje es verde bajo la luz ultravioleta.
Cuando Paula Anich y su grupo de investigación observaron por primera vez fluorescencia rosa en ardillas voladoras del género Glaucomys conservadas en museos, decidieron probar con los ornitorrincos. Anich consiguió varios ejemplares disecados del Museo de Historia Natural de Chicago y del Museo Estatal de la Universidad de Nebraska, los colocó en una mesa y les incidió luz ultravioleta con una lámpara. Seguidamente, el pelaje de los tres ornitorrincos usados, una hembra y dos machos, se iluminaron de color verde y cián. Aunque bajo la luz visible el pelaje de los ornitorrincos es marrón, este se volvía verde bajo la lámpara ultravioleta. Anich y sus colaboradores comprobaron así que el pelaje de los ornitorrincos absorbe la luz ultravioleta que tiene una longitud de onda de 200 a 400 nm, y que emite radiación en el espectro visible en torno a los 500 nm (que se corresponde con los colores verde y cián). Además, tanto los machos como las hembras emitieron ambos colores en las mismas intensidades, por lo que su biofluorescencia no parece ser un rasgo seleccionado sexualmente.
Entonces, ¿para qué le sirve la fluorescencia al ornitorrinco si no es para el cortejo? Existen otros tantos mamíferos, tanto placentarios (ardillas voladoras) como marsupiales (zarigüeyas o colicortos), que poseen biofluorescencia también bajo luz ultravioleta. Estos animales emiten en rosa, azul, amarillo, naranja o rojo bajo luz ultravioleta según la especie. Pero todos tienen en común que son animales nocturnos o crepusculares, es decir, que sus picos de actividad ocurren durante la noche o durante el amanecer y el anochecer. Que la biofluorescencia esté presente en tantas especies de mamíferos nocturnos nos puede dar alguna pista sobre su valor adaptativo para estos modos de vida. Durante la noche, la visión de muchos mamíferos se vuelve más sensible a la luz ultravioleta, por lo que las especies pueden usar su fluorescencia para comunicarse entre sí en la oscuridad. De hecho, esta parece ser la función de la biofluorescencia en las ardillas voladoras Glaucomys. Sin embargo, los ornitorrincos nadan y bucean durante la noche y el crepúsculo con sus ojos cerrados, ya que se sirven de su pico para localizar y atrapar a sus presas mediante electrorrecepción. Por lo tanto, la fluorescencia no les puede servir para comunicarse entre sí. Volvemos pues a la pregunta inicial, ¿para qué usan la fluorescencia, suponiendo que es un rasgo funcional y/o adaptativo? Lamentablemente tenemos que entrar en el campo de la especulación e hipotetización. Los autores del estudio proponen que los ornitorrincos podrían usar su fluorescencia para escabullirse de sus depredadores. Al absorber el espectro ultravioleta y emitir en el visible, el ornitorrinco sería invisible para sus depredadores nocturnos, que se sirven del ultravioleta para localizar a las presas por la noche. Pero esto no es más que una especulación. Necesitamos nuevos estudios que examinen el papel de la fluorescencia en ornitorrincos salvajes y en su ecosistema natural. Solo el tiempo y la investigación científica podrán dar respuesta a esta pregunta.
Referencias:
1. Paula Spaeth Anich, Sharon Anthony, Michaela Carlson, Adam Gunnelson, Allison M. Kohler, Jonathan G. Martin y Erik R. Olson (2020). Biofluorescence in the platypus (Ornithorhynchus anaticus). Mammalia, doi: 10.1515/mammalia-2020-0027
2. Allison M. Kohler, Erik R. Olson, Jonathan G. Martin y Paula Spaeth Anich (2019). Ultraviolet fluorescence discovered in New World flying squirrels (Glaucomys). Journal of Mammalogy, 100 (1), pp: 21-30.
3. Ronald H. Pine, J. E. Rice, J. E. Bucher, D. Jr. Tank y A. M. Greenhall (1985). Labile pigments and fluorescent pelage in didelphid marsupials. Mammalia, 49 (2), pp: 249-256.
4. Jennifer Y. Lamb y Matthew P. Davis (2020). Salamanders and others amphibians are aglow with biofluorescence. Scientific Reports, 10 (2821).
5. El ornitorrinco brilla en la oscuridad bajo la luz ultravioleta. Agencia SINC (1/11/2020). Disponible en: https://www.agenciasinc.es/Noticias/El-ornitorrinco-brilla-en-la-oscuridad-bajo-la-luz-ultravioleta
Recursos: La fotografía de portada se ha extraído de Wikipedia. Las fotografías de la fluorescencia en diferentes especies se han extraído del artículo de Lamb y Davis (2020) (derecha), Kohler et al. (2019) (centro) y del Twitter de Jamie Dunning (izquierda). Las fotografías del ornitorrinco bajo luz visible y ultravioleta se han extraído del artículo de Anich et al. (2020).
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