Los cocuyos iluminan cavernas y termiteros de la Amazonia para atraer a sus presas

Investigadores efectúan el primer registro en el mundo de la existencia de larvas luminiscentes de escarabajos dentro de grutas, en el estado brasileño de Pará

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – En zonas del Cerrado –la sabana brasileña– como la de Parque Nacional das Emas, en el estado de Goiás, es posible observar ciertos fenómenos durante las noches cálidas y húmedas de la primavera: son los llamados “termiteros luminosos”, es decir, nidos de termitas que irradian una intensa luz verdosa.

Esa luz es emitida por larvas de cocuyos de la especie Pyrearinus termitilluminans, que exponen sus tórax luminiscentes sobre la superficie de los termiteros con el fin de atraer a los insectos voladores y así convertirlos en presas.

Un grupo de investigadores de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), en su campus de la localidad de Sorocaba, en São Paulo, constató que esos termiteros luminosos también existen en el interior de la selva amazónica.

Los investigadores también observaron la existencia de larvas de cocuyos dentro de cavernas de arcilla en la Amazonia, que exhiben una luminiscencia similar y que tiene la misma función que la de aquéllas que colonizan los termiteros luminosos.

Estos descubrimientos, realizados en el marco de proyectos que cuentan con el apoyo de la FAPESP, se describieron en un artículo publicado en Annals of the Entomological Society of America.

“Hasta ahora solamente existían relatos de bioluminiscencia [la luz fría y visible que emiten organismos vivos] en cavernas de Nueva Zelanda y Australia, donde larvas de una especie de mosquito luminiscente construyen telas en los techos de ciertas grutas”, declaró Vadim Viviani, docente de la UFSCar y coordinador del estudio, a Agência FAPESP.

“Es la primera vez que se informa en el mundo acerca de la existencia de larvas luminiscentes de cocuyos en el interior de cavernas”, dijo Viviani, quien fue elegido como nuevo presidente de la International Society for Bioluminescence and Chemiluminescence (ISBC) durante el último simposio anual de dicha entidad, que realizó entre los días 29 de mayo y 2 de junio en Tsukuba, Japón.

De acuerdo con el investigador, hasta ahora había solamente relatos ocasionales de la existencia de termiteros luminosos en la selva amazónica y en otros lugares de América del Sur, pero esos casos nunca habían sido investigados.

A los efectos de cerciorarse de la veracidad de tales relatos, los investigadores empezaron a realizar expediciones de observación a la Amazonia a partir de 2009, al principio en una zona de transición entre el Cerrado y la selva amazónica situada a lo largo del río Araguaia, para luego llegar al norte del estado de Tocantins.

Posteriormente, visitaron la zona noroeste del estado de Mato Grosso, a lo largo del río Juruena. Y finalmente fueron al interior del estado de Pará, a la ciudad de Canaã dos Carajás, debido a una información que les transmitiera la investigadora Cleide Costa, del Museo de Zoología de la Universidad de São Paulo (MZ-USP), referente a relatos de geólogos sobre la existencia de larvas bioluminiscentes en cavernas arcillosas del Bosque Nacional de Carajás.

Durante esos viajes, los investigadores constataron la existencia de termiteros luminosos, habitados por larvas luminiscentes de cocuyos de las especies Pyrearinus fragilis y Pyrearinus termitilluminans, en tres lugares diferentes en el interior de la selva amazónica –en los municipios de Caseara, en Tocantins, Canaã dos Carajás, en Pará, y Juruena, en Mato Grosso– y en la ciudad de Novo Santo Antônio, en Mato Grosso, situada en un área de Cerrado.

Asimismo, también confirmaron la presencia de larvas luminiscentes de cocuyos de la especie Pyrearinus pumilus en el interior de cavernas arcillosas y con suelo rico en hierro –llamadas cavernas de cangas– en el Bosque Nacional de Carajás.

“Observamos que las larvas luminiscentes de cocuyos halladas en las cavernas arcillosas emiten luz probablemente con la función de atraer a insectos voladores que se convertirán así en sus presas, tal como hacen las larvas de cocuyos que habitan en los termiteros luminosos del Cerrado y los mosquitos de la especie Arachnocampa luminosa que viven en cavernas de Nueva Zelandia”, comparó Viviani.

Fuentes de alimentos

De acuerdo con el investigador, aún no existe una explicación definitiva sobre el origen evolutivo de la colonización de los termiteros o del interior de cavernas por los cocuyos.

Lo que se sabe es que las hembras adultas de cocuyos ponen sus huevos en la base de los termiteros y en el interior de cavernas y que éstos, al abrirse, dan origen a centenas de larvas luminiscentes que transforman esos ambientes en sus hábitats.

Con todo, la explicación más probable indica que, así como las larvas de otras especies del género Pyrearinus que aparecen normalmente en troncos en descomposición o en el suelo y son carnívoras, la asociación con los termiteros fue una adaptación ventajosa, pues en esos lugares hay termitas y otros pequeños insectos en abundancia que les sirven de alimento.

“Nuestra hipótesis indica que las larvas de cocuyos se asociaron muy tempranamente a lugares donde había madera en descomposición y, por ende, también termitas. Posteriormente, se adaptaron a los termiteros situados dentro de ambientes forestales, en el interior de la selva amazónica”, estimó.

“Es probable que el reemplazo de áreas de selva por sabana, debido a los cambios climáticos, pueda haber redundado en la adaptación de las larvas de cocuyos a los ambientes abiertos, donde pasaron a exhibir una bioluminiscencia más intensa para atraer a los insectos voladores provenientes de lugares más apartados”, explicó.

En tanto, la adaptación a las cavernas puede haber ocurrido porque, a ejemplo de los termiteros, en esos ambientes también viven mosquitos y otros pequeños insectos que se desarrollan en el interior de las cavernas o entran accidentalmente en ellas, y que pueden servirles de alimento a esas larvas de cocuyos, especula Viviani.

“En algún momento, esas larvas deben haberse adaptado a los túneles de las cavernas de canga de Carajás, que, según se estima, fueron abiertas por armadillos gigantes que se extinguieron”, dijo el investigador.

Los investigadores efectuaron un análisis filogenético molecular preliminar –de la relación evolutiva– de las larvas luminiscentes de cocuyos halladas en los termiteros y en las cavernas de canga del interior de la selva amazónica.

Los resultados de dichos análisis, sumados a datos ecológicos, indicaron que además de la especie Pyrearinus fragilis, que habita exclusivamente en los bosques, existen dos linajes distintos de la especie de cocuyos Pyrearinus termitilluminans que se adaptaron a los termiteros de sabana y selva.

La especie Pyrearinus termitilluminans, por ejemplo, fue hallada en termiteros ubicados en el área conocida como Parque Nacional das Emas, en Goiás, y en la zona de transición del Cerrado a la Amazonia.

En tanto, la especie Pyrearinus fragilis fue detectada en termiteros situados dentro de la selva amazónica. Y la Pyrearinus pumilus fue localizada en el interior de las cavernas de canga de Carajás, en el estado de Pará.

Todas estas especies de cocuyos Pyrearinus pertenecen al grupo pumilus. “Estas especies de cocuyos Pyrearinus del grupo pumilus comparten un ancestro común que se asoció a áreas ricas en materia orgánica, preferentemente con presencia de termitas. Algunas especies terminaron adaptándose a los termiteros y otras a las cavernas”, resumió Viviani.

Un banquete de insectos

Según el investigador, la intensidad de la luminiscencia verdosa que emiten las larvas de cocuyos luminiscentes halladas en las cavernas de canga aparentemente es más débil que la de sus parientes cercanos encontrados en termiteros superficiales que, en el Cerrado, pueden llegar a medir 1,7 metros (m).

A diferencia de los lampíridos, las luciérnagas, que generalmente viven en campo abierto y emiten destellos intensos de luz, las larvas luminiscentes de cocuyos halladas en termiteros y en cavernas arcillosas –que pertenecen a la familia de los elatéridos, conocidos popularmente también como tucu-tucus– emiten luz muy intensa y continua, comparó Viviani.

“Aparte de tener una mayor intensidad intermedia, la luz emitida por las larvas luminiscentes de los coleópteros elaterídeos de termiteros y cavernas se mantiene encendida durante un tiempo muy prolongado”, afirmó.

Las larvas de los cocuyos de termiteros empiezan a emitir luz –que es la más verdosa entre las de todos los cascarudos– al final del atardecer, cuando el Sol se pone, y siguen haciéndolo durante las primeras horas de la noche, informó el investigador.

Aparte de la ventaja para ellas mismas de emitir luz a los efectos de atraer a insectos voladores, las larvas bioluminiscentes de cocuyos también terminan por beneficiar a todo el microecosistema de un termitero, por ejemplo, y de sus alrededores, según apuntó el investigador, tal como ya lo habían observado Etelvino Bechara, investigador del Instituto de Química de la USP, y Cleide Costa, del MZUSP, en termiteros del Cerrado en la década de 1980.

Al emitir luz, las larvas bioluminescentes de cocuyos también atraen a otros animales, tales como arañas, sapos y aves, que se benefician con el banquete de termitas y otros pequeños insectos atraídos por esas minúsculas luces brillantes.

Posteriormente, los excrementos que producen los animales que se hartaron con el banquete de insectos ayudan a fertilizar el suelo que circunda al termitero, que normalmente exhibe una flora más rica que la de los alrededores, dijo Viviani.

“Dentro de los bosques, los termiteros ya se encuentran en un ambiente bastante rico en materia orgánica, donde hay muchas hojas caídas. Pero, seguramente, la atracción de presas a causa de la existencia de las larvas luminiscentes de cocuyos enriquece aún más el ambiente que circunda al termitero y crea un microecosistema”, estimó.

Aplicaciones biotecnológicas

Aparte del ecosistema, la bioluminiscencia que emiten esas especies de cocuyos que habitan en termiteros y cavernas también puede aportar beneficios a la sociedad a través de enzimas luminiscentes (luciferasas) y sus sustratos (luciferinas) que son ampliamente utilizados como reactivos bioanalíticos y marcadores celulares en biosensores de contaminación del aire y en la prospección de drogas anticancerígenas y antibióticos, entre una vastísima gama de aplicaciones, apuntó el investigador.

El grupo de investigación que él encabeza en la UFSCar se especializa en los estudios bioquímicos de la estructura molecular y la función de las enzimas luciferasas (responsables de la emisión de luz) de los cocuyos, y es uno de los líderes mundiales en el área.

La clonación y la modificación de una enzima luciferasa de larvas luminescentes de cocuyos colonizadoras de termiteros del Cerrado –que presentan la bioluminiscencia más azul y más eficiente entre las luciferasas de escarabajos–, realizada por Viviani, resultaron en el desarrollo de un marcador de células de mamíferos a cargo de un grupo de investigadores de Japón con los cuales él colabora.

Varias otras luciferasas de escarabajos clonadas por el grupo también pasan actualmente por pruebas tendientes al desarrollo de biosensores y marcadores celulares a cargo del equipo del investigador en la UFSCar.

En el último simposio anual de la International Society for Bioluminescence and Chemiluminescence (ISBC), la estudiante Gabriele Verônica de Mello Gabriel, quien actualmente cursa su doctorado bajo la dirección de Viviani y realiza una pasantía de investigación en el National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, en Tsukuba, Japón, con Beca de la FAPESP, obtuvo una mención de honor por su investigación con biosensores luminiscentes de pH y metales pesados que cambian de color de acuerdo con esos factores.

“Es sumamente importante estudiar la biodiversidad de los cocuyos pues, aparte de erigirse en bioindicadores de calidad ambiental en áreas palustres [pantanosas], cursos de agua y bosques, cada especie exhibe una luminiscencia con características distintas en lo que hace al color y al tipo de emisión de la luz, que también pueden tener aplicaciones biotecnológicas, biomédicas y ambientales diferentes”, afirmó Viviani.

Suscriptores de la revista Annals of the Entomological Society of America pueden leer el artículo intitulado “First report of Pyrearinus larvae (Coleoptera: Elateridae) in clayish canga caves and luminous termite mounds in the amazon forest with a preliminary molecular-based phylogenetic analysis of the P. pumilus group” (doi: 10.1093/aesa/saw002), de Viviani y Amaral, ingresando al siguiente enlace: aesa.oxfordjournals.org/content/early/2016/05/30/aesa.saw002/.