Bioluminesc^encia - static.danilorvieira.com · De Caroli Rocha Napolitano Paschoal Aleixo Kuwana Tomazini Bioluminesc^encia. O que e? Quais mecanismos? Por que emitir luz? Quem emite

O que e? Quais mecanismos? Por que emitir luz? Quem emite luz?

Bioluminescencia

Alexandre De CaroliCesar Rocha

Dante NapolitanoGabriel PaschoalMariana AleixoRenan Kuwana

Roberto Tomazini

IOB 128 - Zooplancton

2 de setembro de 2008

De Caroli Rocha Napolitano Paschoal Aleixo Kuwana Tomazini Bioluminescencia


Conteudo

1 O que e?

2 Quais mecanismos?

3 Por que emitir luz?

4 Quem emite luz?



O que e?Definicoes populares

Bi.o.lu.mi.nes.cen.cia: sf (bio+luminescencia) Luminescencia oufosforescencia apresentada por organismos vivos como resultado deprocessos de oxidacao interna. Fonte: Michaelis - ModernoDicionario da Lıngua Portuguesa

Bioluminescencia: (do grego “bios” (vida) e do latim “lumen”(luz)) e a producao e emissao de luz fria por um organismo vivo,como resultado de uma reacao quımica durante a qual energiaquımica e transformada em energia luminosa. Fonte: Wikipedia, emportugues













DefinicaoCompilacao da literatura

Luminescencia: emissao de “luz fria” nas formas de:

Bioluminescencia: e um tipo de quimioluminescencia na qual asreacoes de producao luz ocorrem dentro dos organismos.

Quimioluminescencia: termo generico utilizado para producao deluz, na qual a energia provem de reacoes quımicas (oposto defluorescencia).

Fluorescencia: a energia, que provem de uma fonte externa, eabsorvida e imediatamente reemitida.

Fosforescencia: similar a fluorescencia, exceto pelo fato de o produtoser mais estavel, resultando num maior tempo de emissao de brilho,mesmo apos a retirada da fonte externa de energia(glow-in-the-dark).



Definicao

Bioluminescencia e uma quimioluminescencia na qual a substancia,luciferina, sintetizada por celulas vivas, e oxidada com a producao deluz na presenca de oxigenio molecular e a enzima luciferase -(Harvey, 1938).

Alguns organismos podem produzir luz na ausencia de oxigeniodissolvido - ex: Ctenoforos (Beroe e Eucharis), Ciphomedusa Pelagiae Radiolarios (Thalassicola e Colozoum) - (Harvey, 1955)



Definicao





Definicao





ENERGIA QUIMICA ENERGIA LUMINOSA

As moleculas de luciferina emitem luz: oxidacao, catalisada pelaluciferase.



Por que emitir luz?

DefesaOfuscar o predador - diferentes λConfundir o predador - camuflagem

Captura de PresasAtrair a presaOfuscar a presa - diferentes λ

Comunicacao interespecıficaReconhecimentoTerritoriedade



Por que emitir luz?






Por que emitir luz?






Por que emitir luz?






Quem emite luz?

Fonte: Life Science



Quem emite luz?Plancton

Copepodes 13%

Hidrozoarios 14%

Dinoflagelados 14%

Decapodes 12%

Euphasiacia 17%

Ostracodas 7%

Outros 23%

Adaptado de Poupin et al(1999)De Caroli Rocha Napolitano Paschoal Aleixo Kuwana Tomazini Bioluminescencia


Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Ostracoda

Principais especies bioluminescentes:Genero Cypridina (Pyrocypris):C. noctiluca e C. dentata

Subgenero Vargula:V. hilgendorfi e V. harvevi

A luminescencia e gerada na glandula labral

Foi constatada luminescencia no genero Conchoecia (organismosmeso e batipelagicos), porem, bioluminescencia em projecoes dacarapaca externa. (Rudjakov, 1967)

Nao foi constatado diferencas entre as especies, sexo ou idade comrelacao aos flashes.

A luciferina foi quimicamente identifica em organismos marinhosnos Ostracodas



Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Ostracoda

V. hilgendorfi

Conchoecia ssp.



Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Maxillopoda ⇒ Subclasse Copepoda

Segundo Henrring(1985) as Famılias bioluminescentes sao: Meridiiae,Augaptilidae, Lucicutiidae e Heterorhabdidae.A funcao destas glandulas e distrair e desencorajar o predador. Elas saoativadas principalmente atraves de contato fısico. Ex. Quandocapturados por euphausiids.

Famılia Meridiiae: Apresentam glandulas bioluminescentesdistribuıdas na cabeca, corpo, cauda e membros. Nao apresentamdimorfismo sexual nestas glandulas. Podem apresentar luminescenciapor perıodos maiores que 80 segundos.

As Famılias Augaptilidae e Lucicutiidae apresentam fluorescencia nasglandulas que ocorrem no corpo e apendices.

A Famılia Heterorhabdidae nao apresenta fluorescencia nestasglandulas, que ocorrem no apendice, corpo e cauda.



Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Maxillopoda ⇒ Subclasse Copepoda

Calanoid ssp. Gaussia princeps

Famılia Aetideidae



Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Malacostraca ⇒ Superordem Peracarida ⇒Ordem Amphipoda

A luminescencia esta relacionada a estruturas, fotocistos, nos apendices ealgumas vezes nos olhos.Os fotocistos sao grandes celulas associadas a um ducto intracelular, queapresentam uma intensa fluorescencia apos estımuloResposta defensiva e sua distribuicao nas extremidades distais servempara aparentar maior tamanho do organismo

Scina ssp.



Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Malacostraca ⇒ Ordem Mysidacea

Generos: Gastrosaccus, encontrados na areia das praias (luminescenciacausada por infeccao bacteriana) e Gnathophausia, de mar profundo,(luminescencia produzida por glandulas da segunda maxila, e e expelidaquando o organismo e perturbado, formando uma intensa nuvem verde).Relacionado as taticas defensivas.



Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Malacostraca ⇒ Ordem Mysidacea

Gnathophausia ssp.



Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Malacostraca ⇒ Superordem Eucarida ⇒Ordem Euphausiacea

A maioria das especies possui 10 fotoforos: 2 na base dos olhos, 3 paresno torax e 4 no abdome.

Presenca de dimorfismo sexual nos fotoforos (↑ machos)

Apresentam luminescencia superior a 36 minutos. Pode ser inibida porsaturacao de Oxigenio abaixo de 90%, e estimulada por exposicao a luz.

A luminescencia pode estar relacionada a transferencia de espermatoforos.

Os fotoforos normalmente apresentam sincronia durante a luminescencia.

Fotoforos opostos a fonte de luz, independente da orientacao do corpo.Isto sugere um sistema de camuflagem de contra-iluminacao.(Clarke,1963).

As cores emitidas estao relacionas com a absorcao da luz no oceano.



Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Malacostraca ⇒ Superordem Eucarida ⇒Ordem Euphausiacea

Euphasia ssp.



Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Malacostraca ⇒ Superordem Eucarida ⇒Ordem Decapoda

Luminescencia ocorre apenas em certos organismos pelagicos,principalmente em especies de mar profundo.

Pode aparecer em tres formas distintas: secrecao pela regiao oral,fotoforos superficiais cuticulares no corpo e apendices, fotoforos internosformados a partir de hepatopancreas modificados.

A secrecao pode ser viscosa, retendo a luminosidade por varios minutos;ou mais fluida, com rapido decaimento.

A luminescencia e normalmente uma resposta defensiva e pode estarassociada a flashes de luz.

O numero de fotoforos nas carapacas varia de 6 a 160. Pode apresentardimorfismo sexual.

Um provavel motivo da luminescencia e a camuflagem contra-iluminacao.

Em outros decapodes, a luminescencia pode estar relacionada com

infeccao bacteriana ou no caso do caranguejo fantasma por se alimentar

de ostracodes luminescentes.



Quem emite luz?Filo Artrhopoda ⇒ Subfilo Crustacea ⇒ Classe Malacostraca ⇒ Superordem Eucarida ⇒Ordem Decapoda



Quem emite luz?Filo Chordata ⇒ Subfilo Urochordata ⇒ Classe Thaliacea

Orgao Luminescente: na faringe

Simbiose com bacterias

inclui as ordens Doliola e Pyrossoma. Sendo a ultima os organismosbioluminescente mais brilhante do zooplancton.

.



Quem emite luz?Filo Ctenophora

Bioluminescencia e caracterıstica de todas as especies

Fotoforos localizam-se nas paredes dos canais digestivos meridionais



Quem emite luz?Filo Cnidaria

Fotoforos nos tentaculos

Utilizam bioluminescencia para atrair presas

Cnidario nao identificado



Quem emite luz?Ictiopancton

Phosichthyidae Lethrinidae

sternoptyx StenobrachiusT422



Regiao costeira versus Regiao oceanica

Regiao oceanica possui muito mais especies bioluminescentes (emrelacao a regiao costeira).

As estruturas responsaveis pela bioluminescencia em organismos daregiao costeira sao mais simples que dos organismos oceanicos(fotocitos, por exemplo).

Maior duracao da emissao de luz por organismos da regiao oceanica.

Normalmente luz azul na regiao oceanica e maioria verde na regiaocosteira.

Ausencia de sistemas de visualizacao de luz emitida em especiescosteiras, ao contrario dos organismos oceanicos ( com sistemas devisualizacao bem desenvolvidos).

O objetivo da luminescencia em especies costeiras e evitar predacao,enquanto das especies oceanicas e variado.



Importancia para o homem

Meios de emissao de ”luz fria”(emissao de luz sem perda de calor);

Estudo de fisiologia e ecologia destes seres e do ambiente em quevivem;

Importante meio para entender processos vitais, tais como:Oxidacao de enzimas (intimamente ligadas com a vida da celula);

Estudo do funcionamento bioquımico (medicamentos, enzimas);

Uso da luciferase:Agricultura de plantas domesticas;Deteccao bacteriana;Pets bioluminescentes;



Metodos de ColetaZooplancton

Para o zooplancton o metodo pode ser pouco eficiente, dependendoda densidade dos organismos.

Desvantagem:quantidade de agua coletada ¡bombas e redes.

Vantagem: como conhecemos exatamente o volume da aguacoletada pela garrafa, e possıvel obter uma amostra quantitativaimportante, em casos de organismos zooplanctonicos das faixas donano e microplancton.



Metodos de ColetaGarrafas

Para o zooplancton o metodo pode ser pouco eficiente, dependendoda densidade dos organismos.

Desvantagem:quantidade de agua coletada e MENOR que debombas e redes.

Vantagem: como conhecemos exatamente o volume da aguacoletada pela garrafa, e possıvel obter uma amostra quantitativaimportante, em casos de organismos zooplanctonicos das faixas donano e microplancton.ra o zooplancton o metodo pode ser poucoeficiente, dependendo da densidade dos organismos.



Metodos de ColetaBombas de succao

Vantagens:

possıvel obter uma amostra quantitativa, de um certo ponto ou deuma faixa da coluna de agua.

Obter ao mesmo tempo os dados fısico-quimicos da agua.

Desvantagens:

limitacao do alcance do tubo, restrito a cerca de 100 mimitacao doalcance do tubo, restrito a cerca de 100 m

danos fısicos aos organismos mais delicados



Metodos de ColetaRedes de plancton

Meios mais rapidos e mais comumente utilizados para a coleta deorganismos planctonicos da faixa do meso e macroplancton.

Estrutura: Boca, parte conica (rede), copo coletor

Alguns modelos possuem um sistema de fechamento, que servempara amostragens estratificadas na coluna de agua.

Arrasto: Vertical, horizontal e oblıquo



Metodos de ColetaRedes de plancton

Desvantagens:

Colmatacao: entupimento das malhas da rede;

Seletividade: fuga da rede por organismos maiores;

Extrusao: perda de organismos menores atraves das mallhas da rede.



Metodos de ColetaObservacao direta

University of California

Batifotometro HIDEX e usado para obtencao de perfis verticais debioluminescencia e outras propriedades fısicas

Tripulado

Alem da observacao tambem pode fazer coletas.



Metodos de ColetaObservacao Remota

Batifotometro REMUS menor e autonomo

Usado para construir mapas de larga escala da distribuicao deluminescencia



Referencias

Barnes, D. R., R. S. Fox, E. E. Ruppert, 2005: Zoologia dos Invertebrados.Roca, Sao Paulo, 7a edicao.Brusca, R. C. G. J. Brusca, 2003: Invertebrates. Sinauer Associates,Sunderland, Massachusetts, 2a edicaoGalt, C., 1978: Bioluminescence: dual mechanism in planktonic tunicateproducers brilliant coastal display. Science,(200), 70–72.Harvey, E. N., 1952: Bioluminescence. Academic Press, New York.Henrring, P. J., 1985: Bioluminescence in Crustacea. Journal of CrustaceanBiology, pp 557–553.Henrring, P. J., A. K. Campbell, M. Whitfield, L. Maddock, 1990: Light andlife in the sea.Cambridge University Press.



Johnson, F. H., 1955: The luminescence of biological systems. AmericanAssoc. Advancement of Science, Washington, DC.Morin, J. G., 1983: Coastal bioluminescence. Bull. Mar. Sci., 33(4), 787–817.Haddock, S. H. D. J. F. Case, 1999: Bioluminescence spectra of shallowand deep-sea gelatinous zooplankton: ctenophores, medusae andsiphonophores. Marine Biology, 133, 571–583.Tokarev, Y. N. R. W. ans S A Piontkovski, 1999: Identification ofsmall-scale structure of plankton commuties of the Black ans Ionian Seasby their bioluminescence characteristics.Hydrobiologia, 393, 163–167.

WebpagesScience Lifehttp://www.lifesci.ucsb.edu/ biolum/ .ORCA - Ocean Research & Conservation Associationhttp://www.biolum.org/NOAA - Ocean explorer biology

http://oceanexplorer.noaa.gov



Dr. Peter HerringUm dos “papas” da Bioluminescencia marinha!


Documents

Bioluminesc^encia - static.danilorvieira.com · De Caroli Rocha Napolitano Paschoal Aleixo Kuwana Tomazini Bioluminesc^encia. O que e? Quais mecanismos? Por que emitir luz? Quem emite