É um dos sinais essenciais do verão em algumas partes dos Estados Unidos: vaga-lumes brilhando à noite. A capacidade dos vaga-lumes de produzir sua própria luz é chamada de bioluminescência, que é encontrada em animais, bactérias e fungos selecionados em todo o mundo. A maioria dessas criaturas vive em cavernas ou oceanos. Mas alguns vivem onde os humanos podem vê-los, incluindo as mais de 2.000 espécies de besouros que compõem a família dos vaga-lumes.
Portanto, sabemos como é chamado o efeito. Mas como os vaga-lumes (família Lampyridae), também chamados de vaga-lumes, criam essas exibições deslumbrantes?
A chave para a sua luz é uma reação química baseada em um composto chamado luciferina, disse Timothy Fallongeneticista bioquímico da Universidade da Califórnia, San Diego.
A luciferina produz luz ao perder elétrons – um processo chamado oxidação – na presença de trifosfato de adenosina (ATP), uma molécula que fornece energia para as células, e magnésio. Esta reação é mediada pela enzima luciferase. Os vaga-lumes possuem órgãos luminosos em seu abdômen onde ocorrem essas reações, que contêm um camada de ácido úrico cristalizado que ajuda a refletir e aumentar a luz.
Este sistema de utilização de luciferina e luciferase evoluiu de forma independente várias vezes em animais bioluminescentes, inclusive em outro grupo de besouros iluminados chamados Sinopyrophoridae.
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Somente nas últimas centenas de anos os cientistas começaram a compreender como alguns seres vivos são capazes de produzir luz. Uma das primeiras pessoas a avançar nisso foi um membro da Royal Society do século XVII em Oxford, que descobriu que o ar era essencial para o brilho de um fungo bioluminescente.
Na verdade, o oxigênio é um dos principais ingredientes da bioluminescência do vaga-lume.
O brilho começa cedo para os vaga-lumes. As pupas – e até os ovos – são capazes de produzir luz, possivelmente como um sinal aos predadores de que não serão uma boa alimentação, pois alguns deles são venenosos devido a produtos químicos chamados lucibufaginas, que eles sintetizam a partir de sua dieta. Quando os vaga-lumes terminam a metamorfose e atingem a idade adulta, eles produzem novos órgãos de luz. Mas o sistema geral é o mesmo, com a luz vindo de dentro de células especiais encontradas em órgãos de luz na parte inferior de alguns vaga-lumes, transformando-os em amarelo, laranja, verde ou até azul.
Estas células estão repletas de luciferina e luciferase, bem como um número invulgarmente elevado de mitocôndrias. Essas minúsculas organelas bombeiam o ATP que os vaga-lumes precisam para iniciar a reação química. Os vaga-lumes acendem e apagam a luz através do fluxo de oxigênio para essas células. Sem oxigênio significa escuridão. Muito oxigênio? Você tem um brilho.
Este botão liga e desliga é importante para os vaga-lumes da Costa Leste dos EUA que usam sinais intermitentes quando adultos para encontrar o parceiro de reprodução certo. Encontrar parceiros como um besouro pode ser difícil e cada espécie piscante desenvolveu sua própria sequência de luz para se distinguir das outras. Isso faz da bioluminescência uma “canção de amor em código Morse na luz”, disse Lynn Fausto, um pesquisador independente de vaga-lumes baseado em Knoxville, Tennessee. “Com suas vidas adultas extremamente curtas, é uma corrida contra o tempo” para encontrar um companheiro.
Os pesquisadores percorreram um longo caminho na compreensão da ciência por trás da bioluminescência dos vaga-lumes. Mas inúmeras espécies de vaga-lumes permanecem não documentadas na Ásia e na África, e os pesquisadores ainda estão lutando para entender como os besouros desenvolveram pela primeira vez sua especialidade de brilhar no escuro, há 130 milhões a 140 milhões de anos, de acordo com uma pesquisa publicada no banco de dados de pré-impressão BioRxiv.
“As maiores questões sem resposta são: quais são todos os genes envolvidos na bioluminescência?” Fallon disse.
Um grande avanço ocorreu em 1985, quando pesquisadores descobriu o gene responsável pela produção da luciferase. Esta enzima é agora usada em pesquisas biomédicas para iluminar artificialmente proteínas específicas em plantas e animais. Em 2024, pesquisadores em Wuhan, China descobriu mais dois genes em um Aquática leiium vaga-lume aquático raro, que eles suspeitam que possa ajudar a posicionar a lanterna – o órgão brilhante do vaga-lume adulto – no abdômen e ativar genes geradores de luz, como a luciferase.
Além de decifrar a bioluminescência dos vaga-lumes, os cientistas ainda estão aprendendo o que faz os vaga-lumes funcionarem na natureza. Nos últimos anos, o número de vaga-lumes diminuiu devido à população leve, à perda de habitat e às mudanças climáticas. “Sabemos tão pouco” sobre os vaga-lumes em seu habitat natural”, disse Faust. “Como podemos conservar e proteger [them] se mal entendermos seus requisitos mais básicos?”
