Por lo que sé, no hay una sola planta en la Tierra que (naturalmente) produzca algún tipo de luminiscencia. Pero se ve en mundos de ciencia ficción, especialmente Avatar.
Desde un punto de vista evolutivo, ¿cuáles serían los beneficios para una planta de ser bioluminiscente?
Es fácil pensar que la evolución se trata solo de beneficios, pero para que algo beneficioso se seleccione naturalmente, primero debe surgir espontáneamente. El hecho de que las plantas no hayan desarrollado hasta ahora la bioluminiscencia no indica una falta de beneficio. Simplemente significa que no se han topado con una forma de hacerlo.
Algunos organismos bioluminiscentes no obtienen ningún beneficio evidente de su luz. Para algunos, aparentemente es un efecto secundario más que un rasgo útil: de interés para nosotros pero sin consecuencias para ellos. Por ejemplo , a veces se plantea la hipótesis de que los hongos bioluminiscentes usan la luz para atraer a los herbívoros a los cuerpos fructíferos, otras veces se supone que usan la luz para repeler a los herbívoros del micelio, estas hipótesis aparentemente contradictorias parecen algo inconclusas. Sin embargo, el químico utilizado para producir la luminiscencia funciona al oxidarse, lo que significa que actúa como un antioxidante. La página vinculada sobre hongos bioluminiscentes menciona investigaciones que sugieren que la producción de la sustancia química está relacionada con el metabolismo y que puede proporcionar:
protección antioxidante contra los efectos potencialmente dañinos de las especies reactivas de oxígeno producidas durante la descomposición de la madera
Por lo tanto, el hecho de que los humanos sean sensibles a la luz emitida en particular puede no ser relevante para el beneficio que brinda como antioxidante. Como octern señala en los comentarios sobre esta respuesta, el término para tales subproductos independientes de la selección natural es spandrel .
Si desea poblar un mundo con plantas brillantes y patrones de luz ornamentados, es posible que no obtengan ningún beneficio de ello; sería perfectamente realista que tales plantas surgieran por pura casualidad. La luz puede surgir y persistir sin necesidad de beneficio. Los patrones también pueden surgir sin necesidad de beneficio, como se puede ver en los diversos patrones de las nervaduras de las hojas (aquí el patrón es beneficioso porque es eficiente, pero su atractivo estético es incidental, no debido a ningún beneficio visual).
Una planta puede desarrollar un proceso químico útil que tenga un producto químico luminiscente como subproducto no utilizado. Esto puede estar más concentrado en las venas, mostrando la estructura de la vena con detalles brillantes a través de la membrana translúcida de la hoja. Alternativamente, el producto químico luminiscente puede ser un subproducto de la producción de una hormona. Si la hormona estimula el crecimiento, entonces las partes de la planta que actualmente crecen más rápido brillarán más, mostrando los patrones de crecimiento como una imagen de libro de texto. Si la hormona promueve la producción de flores, es posible que solo sean nuevos brotes que brillen intensamente, con un brillo que disminuye rápidamente a lo largo de los tallos que conducen a ellos.
Algunas plantas producen químicos en respuesta al daño. Si esto se vincula a un subproducto luminiscente, el resultado podría ser hojas que brillan débilmente cuando se doblan o rasgan, y brillan más cuando se trituran o trituran.
Puede encontrar muchos ejemplos de los beneficios de brillar mirando los ejemplos que conocemos, y sin duda hay muchos otros posibles beneficios que podrían surgir de los que no tenemos ejemplos. Sin embargo, quería enfatizar cuánto es posible incluso sin ningún beneficio. La rica diversidad de la vida se debe a esta tendencia a ramificarse y encontrar nuevas formas, aunque no sean inmediatamente útiles. A veces, un rasgo beneficioso solo es posible debido a una serie de cambios neutrales que se produjeron antes. A veces, un rasgo que encontramos útil o hermoso no tiene ningún beneficio para el organismo en el que lo encontramos. Encuentro que este hecho en sí mismo es hermoso.
Yendo en la dirección opuesta, una escena de bosque brillante en un mundo ficticio puede ser el resultado de parásitos e infecciones bioluminiscentes, tratados como mágicos por los habitantes pero en realidad un signo de mala salud del bosque, y de ninguna manera beneficioso.
La página de Wikipedia sobre bioluminiscencia enumera una serie de beneficios conocidos para los organismos existentes. Ninguno de estos organismos son plantas, pero consideraré algunos de ellos por su potencial como beneficio hipotético de las plantas.
Algunos peces de aguas profundas brillan debajo para que los depredadores debajo de ellos no puedan verlos contra el brillo uniforme de la luz que se filtra desde el cielo. He estado imaginando plantas terrestres pero, por supuesto, hay plantas oceánicas. Sin embargo, no están presentes en las profundidades del océano donde los niveles de luz son lo suficientemente bajos como para que este enfoque sea práctico, por lo que es poco probable que este beneficio se aplique a las plantas.
Una vez más, los ejemplos del mundo real se basan en el océano: depredadores que imitan criaturas mucho más pequeñas para atraer presas, pero una planta terrestre podría usar la bioluminiscencia para imitar por razones distintas a la caza. Hay plantas que tienen flores que se asemejan a los insectos, por lo que los insectos que intentan aparearse con la flor sin darse cuenta esparcen polen. También hay insectos que utilizan la bioluminiscencia para atraer a una pareja. Por lo tanto, sería factible que una planta que pudiera brillar imitara a un insecto que brilla intensamente para ayudar a la polinización.
Además de imitar a los insectos para atraer a los polinizadores, el brillo también podría ser beneficioso simplemente para atraer a los polinizadores sin engaños. Los patrones de luminiscencia podrían anunciar a los insectos de la misma manera que el color y el olor les indican a los insectos que el néctar está disponible en las plantas existentes.
Hay calamares que liberan mezclas bioluminiscentes en lugar de tinta, utilizando la luz en lugar de la oscuridad como distracción y cobertura. Una planta podría tener hojas que brillan cuando se las molesta (tal vez inicialmente evolucionó como una respuesta al daño, pero luego se amplificó a lo largo de las generaciones a medida que la distracción causada es beneficiosa). Podría ser beneficioso para los pequeños animales de presa tener un lío oscilante de hojas brillantes que distrae la cobertura cuando se lanza hacia la maleza para evadir a un depredador. Aunque esto no es un beneficio directo para la planta, es probable que, al ser una ruta de escape común para los animales pequeños, las regiones alrededor de dichas plantas sean visitadas con mayor frecuencia tanto por depredadores como por presas, lo que lleva a una mayor defecación con el beneficio de un suelo cada vez más fértil. .
Algunos animales brillan para distinguirse como venenosos. Las plantas ya usan colores brillantes para distinguir sus frutos, de modo que los animales puedan aprender qué frutos son seguros para comer. La fruta brillante podría proporcionar un beneficio similar, asegurando que la mayoría de la fruta sea consumida por animales que sobrevivirán para esparcir las semillas. El brillo también podría usarse para indicar la madurez para que la fruta verde no se coma prematuramente.
Algunas plantas responden a que se comen sus hojas liberando sustancias químicas de sabor desagradable para que los animales que pastan pasen a otras plantas. El brillo podría acompañar potencialmente este sabor desagradable, para resaltar cuando el efecto ha comenzado para que los animales puedan evitar la planta.
Por supuesto, todos estos enfoques de advertencia solo funcionarán de noche y, como tales, probablemente evolucionarán junto con patrones de color que realizan una función similar durante el día.
Los depredadores que usan bioluminiscencia se encuentran en las profundidades del océano, pero no es inviable imaginar una planta insectívora bioluminiscente. De manera similar al mimetismo de los insectos que brillan intensamente con fines de polinización, una planta de jarra, una trampa para moscas Venus o una planta de rocío del sol podrían atraer insectos usando la luz. Esto podría ser imitando a un insecto para atraer a una pareja, o simplemente usando el brillo para atraer insectos nocturnos como una lámpara.
El Black Dragonfish vive en las profundidades del océano donde la luz roja no puede llegar, por lo que las criaturas rojas parecen negras y son prácticamente invisibles en la oscuridad de las profundidades. Al brillar en rojo, puede iluminar presas que la mayoría de los otros depredadores no pueden ver. Como beneficio adicional, la mayoría de las criaturas a esa profundidad no pueden ver la luz roja, por lo que el resplandor no alerta a la presa. Las plantas en la tierra viven en un entorno que permite que la mayoría de las longitudes de onda de luz pasen sin obstáculos, y con fuentes de luz diurnas y nocturnas de amplio espectro, por lo que es poco probable que este tipo de restricción a un color brinde una ventaja similar.
La iluminación general puede tener beneficios, simplemente aumentando la actividad de los animales y los diversos beneficios asociados discutidos anteriormente. Existe la posibilidad de desarrollar la capacidad de brillar en un color solo visible para algunos animales, pero la probabilidad será menor ya que hay mucha más superposición en la detección de luz en las criaturas terrestres. Por ejemplo, las bayas rojas se distinguen fácilmente de las bayas verdes inmaduras para las criaturas que pueden distinguir el rojo del verde (como los insectos, las aves y los humanos), pero para las criaturas que no pueden distinguir el rojo del verde (la mayoría de los mamíferos), las bayas maduras no se destacan. Sin embargo, incluso las criaturas que ven el rojo y el verde como el mismo color aún pueden ver ambos: detectarían un brillo, ya sea rojo o verde, simplemente no serían capaces de diferenciarlos. Un brillo ultravioleta sería completamente invisible para algunas criaturas (en lugar de ser solo un color indistinguible). La mayoría de los mamíferos no pueden ver los rayos ultravioleta, mientras que muchas aves sí.
Ser capaz de producir un brillo que solo algunas criaturas pueden ver puede tener beneficios para una planta. Por ejemplo, poder hacer que las hojas dañadas brillen puede atraer la atención de pájaros o ranas que pueden comerse las larvas de insectos responsables. El brillo puede incluso ser visible a través de la piel translúcida de las larvas, por lo que aquellos que comen la planta defendida brillarán y serán muy visibles para los depredadores. Este efecto puede ser más fuerte si el brillo es de un color que las larvas no pueden ver, por lo que no tienen advertencia y permanecen al aire libre sin darse cuenta de que de repente son mucho más visibles.
La respuesta más simple sería si atrajera insectos. Muchas flores tienen colores brillantes u olores atractivos para que las abejas y otros insectos las polinicen. Tal vez en otro mundo los bioluminiscentes ayuden a las plantas a fertilizarse.
Del mismo modo, los bioluminiscentes podrían repeler a los depredadores, ya sea que sean sensibles a la luz o que la reacción química bioluminiscente sea venenosa o destructiva para ellos.
Neil Slater
Sheraff
david halsall
Sheraff