Biologia de los microorganismos (845)

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D I V E R S I D A D F U N C I O N A L E N B A C T E R I A 505
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En muchas bacterias luminosas, la luminiscencia se produce 
solo cuando hay una gran densidad de población. La lucife-
rasa y otras proteínas del sistema de luminiscencia bacteriana 
son inducidas por la alta densidad de población en un meca-
nismo llamado autoinducción, en el que la transcripción de los 
genes luxCDABE está controlada por una proteína reguladora, 
LuxR, y una molécula inductora, la lactona acil-homoserínica 
(AHL,  Sección 7.9 y Figura 7.20). Durante el crecimiento, 
las células producen AHL, que puede cruzar la membrana cito-
plasmática fácilmente en ambas direcciones, y difundirse den-
tro y fuera de la célula. En condiciones en las que se obtiene 
una gran densidad de células de una determinada especie, 
como por ejemplo un tubo de ensayo, una colonia en placa 
(  Figura 1.1), o en el órgano luminoso de un pez o un calamar 
(  Sección 22.11), la AHL se acumula. Solo cuando alcanza 
una cierta concentración en la célula se une a LuxR y forma un 
complejo que activa la transcripción de luxCDABE; las células 
entonces se vuelven luminosas (Figura 14.58b). Este mecanismo 
regulador de los genes también se llama percepción de quórum, 
por la naturaleza del fenómeno, que depende de la densidad de 
población (  Sección 7.9).
En hábitats saprof íticos, parasitarios y simbióticos, la estra-
tegia para la inducción de la luminiscencia como respuesta a la 
densidad de población garantiza que la luminiscencia se desa-
rrolla únicamente cuando se alcanza una densidad suficiente-
mente alta para permitir que la luz generada sea visible para los 
animales. Entonces la luz bacteriana puede atraer a los animales 
para que se alimenten con el material luminoso, de modo que 
las bacterias alcancen el intestino del animal, rico en nutrientes, 
pertenecen a Shewanella, un género de bacterias principal-
mente marinas, y a Photorhabdus (introducción del  Capí-
tulo 7), un género de bacterias terrestres (todas ellas pertenecen 
a las Gammaproteobacteria).
La mayoría de las bacterias bioluminiscentes habitan en 
ambientes marinos, y algunas especies colonizan órganos lumi-
nosos especializados de determinados peces marinos y calama-
res y producen la luz que el animal utiliza para señalizar, evitar 
depredadores o atraer a sus presas (Figura 14.63c-f y  Sección 
22.11). Cuando viven simbióticamente en los órganos lumino-
sos de los peces y los calamares, o saprof íticamente, por ejem-
plo en la piel de peces muertos, o como parásitos en el cuerpo 
de un crustáceo, las bacterias luminosas se pueden reconocer 
por la luz que producen.
Mecanismo y ecología de la bioluminiscencia
Aunque Photobacterium, Aliivibrio y Vibrio aislados son aero-
bios facultativos, solo son bioluminiscentes en presencia de 
oxígeno. La luminiscencia en las bacterias requiere los genes 
luxCDABE (  Sección 7.9) y está catalizada por la enzima 
luciferasa, que utiliza el oxígeno, un aldehído alifático de cadena 
larga (RCHO) como el tetradecanal, y el mononucleótido de fla-
vina reducido (FMNH
2
) como sustratos:
FMNH
2
 + O
2
 + RCHO ¡ FMN + RCOOH + H
2
O + luz
Luciferasa
El sistema generador de luz constituye una ruta metabólica para 
lanzar los electrones directamente del FMNH
2
 al O
2
 sin utili-
zar otros transportadores de electrones como quinonas o cito-
cromos.
Figura 14.63 Bacterias bioluminiscentes y su función como simbiontes en los órganos luminosos del pez linterna. (a) Dos placas de Petri con
bacterias luminiscentes fotografiadas con su propia luz. Obsérvese los diferentes colores. Izquierda, cepa MJ-1 de Aliivibrio fischeri, luz azul, y derecha, cepa 
Y-1, luz verde. (b) Colonias de Photobacterium phosphoreum fotografiadas con su propia luz. (c) El pez linterna Photoblepharon palpebratus; el área brillante es el
órgano luminoso que contiene las bacterias bioluminiscentes. (d) El mismo pez fotografiado con su propia luz. (e) Fotografía submarina de P. palpebratus tomada
de noche. (f) Micrografía electrónica de una sección fina del órgano luminoso de P. palpebratus que muestra la densa distribución de bacterias bioluminiscentes
(flechas).
(f)(d)
(a)
(e)
(b) (c)
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