Si vas a ser visitante de Nueva Zelanda, es altamente probable que en tu recorrido turístico se incluya la perceptiva visita a las cuevas de Waitomo (Rotorua) para contemplar, en la oscuridad, sus paredes y techos decorados con multitud de puntos brillantes, como un cielo estrellado.

El responsable de este fenómeno, que atrapa a multitud de turistas desde finales de los años 50, no es otro que la bioluminiscencia de un insecto, un pequeño díptero que utilizará la luz para capturar a sus presas y a nosotros. Veamos cómo. Y no, los excrementos no son brillantes.

El fenómeno de la bioluminiscencia

Se denomina bioluminiscencia a la propiedad que tienen algunos seres vivos de emitir luz, gracias a una reacción química participada por el tándem luciferina-luciferasa. La reacción entre estas dos proteínas produce un compuesto intermedio de alta energía que se libera en forma de luz visible. Esta propiedad ha evolucionado independientemente en muchas ramas del árbol de la vida, desde bacterias hasta vertebrados.

De todos los grupos de organismos luminosos conocidos, más de cuatro quintas partes viven en el mar pudiendo dar lugar a imágenes nocturnas espectaculares de las aguas o servir para camuflar a alguno de sus habitantes cazadores, como por ejemplo al calamar hawaiano, con estrategias evolutivas realmente fascinantes. Entre los organismos terrestres capaces de producir luz los más conocidos son las luciérnagas, coleóptero cuyas hembras se iluminan para atraer a los machos. Mayoritariamente producen una luz amarillo-verdosa. El proyecto Gusanos de Luz recopila, de forma muy amena, información sobre estos insectos tan particulares  y sobre su distribución en España.

Las luciérnagas se encuentran distribuidas a nivel mundial; las podemos encontrar en todos los continentes pero no existen en Nueva Zelanda. Sin embargo, aquí sí podemos encontrar otro insecto bioluminiscente que es capaz de atraer nuestra atención y la de otros organismos, desafortunadamente para ellos.

Arachnocampa luminosa

Se trata del díptero Arachnocampa luminosa (Skuse) (Diptera: Keroplatidae), cuyo nombre genérico le viene dado por la forma de capturar a sus presas, en una especie de red como los arácnidos  (Arachno = araña), y por su cuerpo larvario en forma de gusano (campa = como gusano). Su nombre específico A. luminosa le viene dado por la luminiscencia azul-verdosa de las larvas. En Maorí se le denomina titiwai, que significa “que se proyecta sobre el agua” y esto es así porque las mayores concentraciones se encuentran en los techos de las cuevas sobre corrientes de agua.

Su vida pasa por 4 fases o estadios: huevo, larva, pupa y adulto. Es el estadio larvario el que más dura (más que el conjunto de los otros 3) y el responsable de su nombre. Estas larvas, que miden unos 3 mm tras eclosionar del huevo, llegan a medir hasta 4 cm (justo antes de la pupación para transformarse en adultos) y son bioluminiscentes inmediatamente tras la eclosión. A excepción de la cabeza, que es dura y parece como protegida por un casco, el cuerpo de la larva es blando y baboso y por ello necesitan un hábitat con ambiente húmedo  y sin corrientes de aire para no secarse.

Estas larvas viven dentro de finísimos tubos de los que cuelgan hilos sedosos y mucosos con los que atraparán a sus presas. Los hilos, generados por las glándulas salivares, se utilizarán primero para formar un capullo tubular alrededor de su cuerpo, por el que se puede mover, y después para producir unos 30-70 hilos de seda colgantes a los que va añadiendo gotas de mucus -producidas en su tubo digestivo y regurgitadas- que les dan un aspecto arrosariado. Estos hilos, que pueden llegar a medir hasta 50 cm,  y capaces de soportar hasta 15 gramos de peso, son continuamente reemplazados por las larvas si son dañados.

¿De dónde viene la luz?

Los insectos poseen al final del abdomen unas estructuras excretoras filtrantes, como si fueran nuestros riñones, denominadas tubos de Malpigio. En estas larvas, además de la función reguladora de electrolitos, hay unas células en los extremos de estos tubos que son productoras de luz y funcionan de manera independiente a las células excretoras. Los tubos de Malpigio están rodeados de unas células que captan oxígeno; este oxígeno se combinará con la luciferina, producida en esas células apicales especializadas, gracias a la enzima luciferasa y con la colaboración energética del ATP (adenosín trifosfato). Así se produce la oxiluciferina excitada con la consiguiente emisión de luz.

Es interesante remarcar que, así como la luciferasa de A. luminosa es una proteína de la misma familia que la luciferasa de las luciérnagas, la luciferina de este díptero parece ser una nueva luciferina. Contiene tirosina y ácido xanturénico, cuya combinación para la formación de luciferina no tiene precedentes en otros sistemas bioluminiscentes.

Dado que los tubos de Malpigio tienen tanto células excretoras como productoras de luz, muchas veces a los visitantes se les explica que la luz procede de los excrementos de los insectos, pero que, como hemos visto, no es correcto y los excrementos no juegan ningún papel en la producción de luz.

Aunque se ha observado cierta bioluminiscencia en las pupas y adultos de algunas especies de Arachnocampa , esta es debida a remanentes de los tubos de Malpigio que quedan al pasar de estadio. Realmente no es necesaria, ya que ni pupas ni adultos se alimentan (los machos mueren tras la cópula y las hembras tras la puesta de huevos). La bioluminiscencia descrita en algunas pupas se cree que es para la atracción entre sexos.

Una trampa luminosa

Esta luz actúa como un cebo, atrayendo a otros organismos hacia ella y quedando estos atrapados en los hilos pegajosos que cuelgan de sus cubiertas protectoras. Cuando cae una presa, el hilo en el que ha quedado pegada es estirado hacia arriba gracias a movimientos contráctiles de la larva, hasta que la presa llega a ella. Una vez allí, es rodeada por nuevos hilos sedosos para asegurarla. ¡No te vas a escapar!

Las presas capturadas en estas trampas suelen ser pequeños insectos voladores, mayoritariamente dípteros, aunque también efímeras, polillas, colémbolos, coleópteros y arácnidos e incluso, en tiempos de escasez, los propios adultos de Arachnocampa.

Gracias a sus potentes mandíbulas, la larva trocea, mastica y chupa todo lo que puede de su festín. Lo que sobra queda pegado al hilo, que será cortado y, por tanto, eliminado. Los productos de deshecho de la digestión son depositados, a modo de gotita, en un hilo que también será cortado por la larva y descartado. La eficiencia en la captura de alimento depende, en gran medida, de que esta especie de hilos de pescar se encuentren en perfectas condiciones. ¡Hay que mantener la casa limpia!

Del mismo modo, cuando la larva pasa a la fase de pupa, de la que emergerá el adulto, eliminará los hilos que cuelgan de ella, ya que en esta nueva fase no se alimenta y por tanto no los necesita.

Eficiencia energética

Para los organismos bioluminiscentes que viven en hábitats con ciclos día/noche, o luz/oscuridad, sería una pérdida energética emitir luz durante el día; por ello, sólo brillan durante la noche. ¿Pero qué pasa con los organismos que viven siempre en completa oscuridad, como es el caso que nos ocupa? Los científicos han observado que, a pesar de que son siempre visibles y brillantes, también tienen sus ciclos de intensidad lumínica.

Habitualmente su intensidad será mayor en los momentos de mayor actividad de los organismos presa, optimizando así las capturas. Del mismo modo, son capaces de regular su luz y de responder a cambios y amenazas en el ambiente. De esta manera, su sistema nervioso les permite “apagarse” si el ambiente es hostil. Dependiendo de las especies, unos intensifican más su luz ante ruidos mientras que otros la disminuyen; así, si visitas las cuevas de Waitomo, verás que los barqueros agitan con un palo el agua. Esto hace que Arachnocampa luminosa brille más; por el contrario, si visitamos las cuevas de Tasmania esta acción produce el efecto contrario.

Otras especies de dípteros luminosos

En Nueva Zelanda se encuentra únicamente la especie A. luminosa. Sin embargo, en Australia se pueden encontrar 8 especies del género Arachnocampa, cada una de las cuales localizada en un hábitat concreto: A. buffaloensis, A. flava,  A. gippslandensis, A. girraweensis,  A. otwayensis,  A. richarsae, A. tasmaniensis y A. tropica. En Alabama (USA) se encuentra la especie Orfelia fultoni que, a pesar de algunas similitudes, está lejanamente emparentada con el género Arachnocampa.

Impacto antropogénico

El microclima existente en las cuevas impacta directamente tanto en sus formaciones geológicas como en su biota. Este microclima es especialmente sensible a la acción de los visitantes que, de manera consciente o inconsciente, introducen luz y generan calor y dióxido de carbono (CO₂).  

La corrosión por CO₂ en las estructuras geológicas empezó a notarse por los años 70, cuando el número de visitantes comenzó a ascender notablemente. Se observó también un descenso en las larvas luminiscentes (sólo un 4% lo eran). Por ello, y desde entonces, las cuevas de Waitomo, que son sin duda las más visitadas, tienen un complejo sistema de aireación para mantener los niveles de CO₂ adecuados y para evitar que se sequen las superficies de la cueva, así como para minimizar las corrientes de aire que deteriorarían los hilos de las larvas.

Todo ello se consigue monitorizando permanentemente los niveles de CO_2, con sensores estratégicamente ubicados, y con el manejo de las puertas de acceso que, desde 2019, funcionan de manera automática, permaneciendo abiertas o cerradas según los niveles de CO₂ (modificados según la afluencia de visitantes) y la temperatura externa. Este sistema permite modificar los flujos de aire a través de la cueva, aumentando la aireación si los niveles de CO₂ son altos pero evitando, a su vez, la entrada de aire frio y seco que sería perjudicial para las A. luminosa, especialmente en invierno.

Conclusión

Arachnocampa ha conseguido, mediante la evolución y especialización, unir dos estrategias diferentes para la captura de sus presas: la atracción mediante luz y la captura mediante redes. ¿No es fascinante la naturaleza?

Arachnocampa, un diminuto insecto, ha conseguido convertir su hábitat en una de las mayores fuentes de atracción turística, y por ende económica, para Australia y Nueva Zelanda. Los puestos de trabajo generados  por este díptero, directa e indirectamente, son numerosos pero solamente si somos capaces de hacer que sigan brillando.

Artículo editado por Equipo de Microbacterium

Bibliografía

• Broadley R. A. (2012) Notes on pupal behaviour, eclosion, mate attraction, copulation and predation of the New Zealand glowworm Arachnocampa luminosa (Skuse) (Diptera: Keroplatidae), at Waitomo, New Zealand Entomologist, 35:1, 1-9. DOI: 10.1080/00779962.2012.649689
• Hendy, C.H., Merritt, D.J., Corkill, S. (2022). Anthropogenic impacts on the Glowworm Cave, Waitomo, New Zealand: a microclimate management approach. International Journal of Speleology, 51(1), 59-68. DOI: 10.5038/1827-806X.51.1.2411
• Plowman, C., Merritt, D. Living lights. The glowworms of Australia and New Zealand. Cathie Plowman, Deviot, Tasmania, Australia. 2013. 14pp.
• Watkins, O.C., Sharpe, M.L., Perry, N.B. et al.  (2018). New Zealand glowworm (Arachnocampa luminosa) bioluminescence is produced by a firefly-like luciferase but an entirely new luciferin. Sci Rep 8, 3278.  Disponible en: https://www.nature.com/articles/s41598-018-21298-w