Edith Widder: Vida luminosa en un mundo subacuático

En el contexto de Jacques Cousteau, quien dijo, "Las personas protegen lo que aman", quiero compartirles lo que más amo en el océano, y es la gran cantidad en número y variedad de animales que producen luz.

Mi adicción comenzó con este extraño traje de buceo llamado Wasp (avispa). No es un acrónimo; simplemente alguien pensó que se parecía a un insecto. Realmente fue diseñado para ser usado en las petroleras mar adentro, para bucear en excavaciones a 600 m de profundidad. Justo después de terminar mi doctorado, tuve la suerte de ser incluida en un grupo de científicos que lo usarían por primera vez como herramienta para explorar el océano. Entrenamos en un tanque en Port Wanini. y luego mi primer buceo en aguas abiertas fue en el Canal de Santa Bárbara. Fue un buceo nocturno. Bajé a una profundidad de 260 m y apagué las luces, y la razón por la cual las apagué fue porque sabía que vería el fenómeno de los animales que producen luz llamado bioluminiscencia. Pero no estaba preparada para lo mucho y lo espectacular que fue. Vi cadenas de medusas llamadas sifonóforas que eran más grandes que este salón irradiando tanta luz que podía leer los instrumentos de navegación dentro de mi traje sin necesidad de una linterna, y bocanadas y vapores de lo que parecía como una nube azul radiante y explosiones de destellos que salían en remolino de los propulsores, así como cuando tiras un pedazo de madera en una fogata y las brasas hacen remolinos destellantes solo que éstas eran frías brasas azules. Fue sorprendente.

Ahora, generalmente si una persona está familiarizada con la bioluminiscencia, es con éstos, son cocuyos, y existen unos pocos animales terrestres que pueden producir luz, algunos insectos, lombrices, hongos, pero en general, en la superficie terrestre es muy extraño encontrarlos. En el océano, es una regla, más que una excepción, si salgo al mar abierto, casi que en cualquier lugar del mundo, y arrastro una red desde los 900 m hacia la superficie, la mayoría de los animales, de hecho, en muchos lugares, del 80% al 90% de los animales que atrape en esa red, producen luz. Esto para algunos sería un show de luces espectacular.

Ahora quiero compartir con Uds un corto video, que grabé desde un sumergible. Esta técnica la desarrollé primero trabajando desde un pequeño sumergible individual llamado Deep Rover, y luego la adapté para usarla en el Johnson Sea-Link, el cual ven aquí. Así que, en frente de la esfera de observación está montado un aro de 90 cm de diámetro con una pantalla. Y adentro de la esfera junto conmigo es una cámara intensificada tan sensible como el ojo humano adaptado a la oscuridad, aunque un poco borrosa. Así que uno prende la cámara, apaga las luces, ese destello que ven no es luminiscencia, es sólo ruido electrónico de las cámaras intensificadas. Uno no ve luminiscencia hasta que el sumergible se mueve hacia adelante por el agua, y al hacerlo, los animales que chocan con la pantalla son estimulados a la bioluminiscencia.

Ahora, la primera vez que hice esto, sólo trataba de contar el número de fuentes. Sabía la velocidad, conocía el área, podía imaginarme cuántas fuentes había por metro cúbico. Pero empecé a darme cuenta que podía identificar los animales por el tipo de destellos que producían. así que, aquí en el Golfo de Maine a 222 metros, podría nombrarles, a nivel de especies, casi todo lo que ven allí, como esas explosiones grandes, destellos, son de una pequeña medusa. y hay camarones marinos y otros tipos de crustáceos, y medusas. Esa es una de esas medusas, También he trabajado con ingenieros que analizan imágenes computarizadas para desarrollar sistemas de reconocimiento automático que pueden identificar a estos animales, e identificar las coordenadas X,Y,Z del punto inicial de contacto, y podemos hacer el mismo tipo de cosas que los ecologistas hacen en la tierra y hacer medidas de distancias cercanas.

No siempre hay que ir a las profundidades del océano para ver demostraciones de luz como estas. Pueden verse en aguas superficiales, Este es un video tomado por el Dr Mike Latz en la institución Scripps de un delfín que nada a través de plancton bioluminiscente. Y este no es un lugar exótico como una de las bahías bioluminiscentes de Puerto Rico, Esta fue tomada en el puerto de San Diego. Y a veces se la puede ver aún más cerca que eso, porque los sanitarios en los barcos... esos baños, para los que aman la tierra y están escuchando, usan agua marina no filtrada, que usualmente trae plancton bioluminiscente. así que, si uno se tambalea hasta el baño tarde en la noche, y uno es tan amante de abrazar el sanitario que olvida prender la luz, pensará que está teniendo una experiencia religiosa.

Así que, ¿cómo es que una criatura viviente produce luz? Bueno, esa fue la pregunta que en el siglo XIX, El fisiólogo francés Raphael Dubois se hizo acerca de esta almeja bioluminiscente. La molió y logró sacar un par de componentes químicos, uno fue la enzima llamada luciferasa, y al sustrato, lo llamó luciferín, debido a Lucifer, el portador de luz. Esa terminología ha perdurado, pero realmente no se refiere específicamente a los químicos, porque estos químicos existen en diferentes formas. De hecho, muchas personas que estudian la bioluminiscencia hoy en día, están enfocadas en la química porque estos químicos han comprobado ser increíblemente valiosos en el desarrollo de agentes antibacteriales, medicina contra el cáncer, para comprobar la presencia de vida en Marte, detectar contaminantes en el agua, así es como lo usamos en ORCA. En el 2008, el premio Nobel de Química fue otorgado al trabajo hecho en una molécula llamada proteína verde fluorescente, que fue aislada de la química bioluminiscente de una medusa, y ha sido comparado con la invención del microscopio, en términos del impacto que ha tenido en biología celular e ingeniería genética.

Otra cosa que estas moléculas nos dicen es que, aparentemente, la bioluminiscencia ha evolucionado al menos 40 veces, y tal vez hasta 50 veces en tiempos diferentes en la historia evolutiva, lo cual es un clara indicación de lo espectacularmente importante que esta característica es para la sobrevivencia. Así que, ¿qué pasa con la bioluminiscencia que es tan importante para los animales? Bueno, para los animales que evitan los predadores al estar en la oscuridad, la luz aún puede ser de gran ayuda para las tres simples cosas que los animales hacen para sobrevivir, y eso es: encontrar comida, atraer una pareja y evitar ser comidos. Así que, por ejemplo, este pez tiene una luz incorporada detrás de su ojo que usa para buscar comida, o atraer una pareja. y cuando no la usa, la enrolla detrás de su cabeza así como las luces delanteras de tu Lamborghini. Este pez realmente tiene luces altas.

Y este pez, uno de mis favoritos, tiene tres luces delanteras a cada lado de su cabeza. Ahora, éste es azul, y ese es el color mayoritario en bioluminiscencia en el océano, porque la evolución ha seleccionado el color que se transmite lo más distante posible a través del agua oceánica con el fin de optimizar la comunicación. Así que, la mayoría de los animales producen luz azul, y la mayoría de los animales pueden ver el color azul, pero este pez es una excepción realmente fascinantemente porque tiene dos órganos de luz roja. Y no tengo idea por qué tiene dos, eso es algo que alguna vez me gustaría descubrir. Así, que no sólo puede ver luz azul, sino luz roja también. Así que usa la luz de la bioluminiscencia como una mira telescópica, para acercarse a los animales que no pueden ver la luz roja para poder verlos sin ser vistos. También tiene una barba aquí, con un señuelo de color azul luminiscente, que usa para atraer sus presas desde lejos. Y muchos de los animales usan su bioluminiscencia como señuelo.

Este es otro de mis peces favoritos. Es una víbora de mar, y hay un señuelo en el extremo de la caña de pescar que se arquea en su mandíbula dentada, de ahi el nombre de víbora de mar, Los dientes de este pez son tan grandes que si se cerraran dentro de su boca, podrían atravesar su propio cerebro. En lugar de eso, se deslizan sobre canales en la parte exterior de su cabeza. Este es un pez árbol de navidad. todo en este pez se ilumina. no sólo el señuelo; tiene en sí mismo una linterna. Tiene esos órganos que parecen piedras preciosas en su vientre y los usa como camuflaje, y no permite que su sombra se vea así que, cuando está nadando y hay un predador mirando hacia arriba desde abajo hace que sea invisible. Tiene órganos de luz en la boca. Tiene órganos de luz en cada escama, en las aletas, en la mucosa que recubre su espalda y vientre, y todas se usan para cosas diferentes, de algunas sabemos algo y de otras no.

Sabemos un poco más de bioluminiscencia gracias a Pixar y estoy muy agradecida a Pixar por compartir mi tema favorito con tantas personas. Hubiera deseado, con su presupuesto, que hubieran gastado un poquito más de dinero para pagarle una consulta a un pobre y hambriento estudiante recién graduado, quien les pudo haber dicho que esos ojos, son los de un pez que ha sido conservado en formol. Estos son los ojos de un pez abisal. Así que ella tiene un señuelo que saca en frente de esta trampa viviente de dientes filosos, para atraer alguna presa insospechada. Este tiene un señuelo con varias cosas interesantes que salen de él.

Pensábamos que las diferentes formas de los señuelos eran para atrapar diferentes presas, pero el análisis estomacal de estos peces hecho por científicos, o muy posiblemente por sus estudiantes, revela que ellos consumen casi siempre la misma cosa. Así que, ahora creemos que las diferentes formas de los señuelos es la forma como el macho reconoce a la hembra en el mundo de los peces abisales, porque muchos de estos machos son lo que conocemos como machos enanos. Este pequeño no tiene las más mínima forma de ser independiente. No tiene señuelos para atrapar comida, y no tiene dientes para comerla cuando la atrape. Su única esperanza en éste planeta es ser un gigoló. Él tiene que encontrar una "nena" y así pasar toda la vida. Así que este pequeñito encontró esta "nena" y si se dan cuenta, ha tenido el buen tino de agarrarse de manera de no tener que mirarla. (Risas) Pero él reconoce lo bueno cuando lo ve, así que sella la relación con un beso eterno. Su piel se fusiona con la de ella, la corriente sanguínea de ella fluye por el cuerpo de él, y él se convierte en nada más que una pequeña bolsa de esperma. (Risas) Bien, esta es una versión submarina de la liberación femenina. Ella siempre sabe dónde está él, y no tiene que ser monógama, porque algunas de estas hembras vienen con muchos machos agarrados.

Así que los usan para encontrar comida, para atraer parejas. Los usan mucho como defensa, de muchas maneras. Muchos de ellos pueden liberar su luciferina, su luferasa, en el agua así como un pulpo soltaría una nube de tinta. Este camarón está realmente emanando luz por su boca como un dragón que respira fuego, para cegar o distraer a este pez abisal y poder nadar hacia la oscuridad. Y hay muchos animales que lo hacen. Hay medusas, pulpos, hay gran cantidad de diferentes crustáceos.

Existen aún peces que lo pueden hacer. Este pez es llamado sagamichthys abei; tiene un tubo en su hombro que inyecta luz. Y tuve la suerte de capturar uno de esos cuando estábamos en una expedición con pesca de arrastre en la costa noroeste de África para "Blue Planet", para la parte de las profundidades en "Blue Planet". Y estábamos usando una red especial con la que pudimos sacar estos animales vivos. Así que capturamos uno de esos, y lo llevamos al laboratorio. Aquí lo estoy sosteniendo, y estoy a punto de tocar ese tubo de su hombro, y cuando lo haga, verán salir la luminiscencia. Para mí fue sorprendente no sólo por la cantidad de luz, sino por el hecho de que, no es sólo luciferín y luciferatos. Para este pez son realmente células completas con membrana y núcleo. Es realmente muy costoso para este pez hacer esto, y no tenemos idea de por qué lo hace. Ese es otro de los misterios a resolver.

Ahora, otra forma de defensa es algo llamado alarma contra robos. Por la misma razón por la que uno tiene una alarma en el auto. El sonido de la bocina y las luces parpadeando son diseñadas, con suerte, para atraer la atención la policía vendrá y se llevará al ladrón. Cuando un animal es atrapado por un predador, su única esperanza de escapar es llamar la atención de algo más grande y feo, que ataque al atacante, de esa manera les da la oportunidad de escapar. Esta medusa, por ejemplo, tiene una bioluminiscencia esplendorosa. Estos somos nosotros persiguiéndola con el sumergible. Eso no es luminiscencia, eso es luz reflejada de las gónadas. La capturamos con un aparato muy especial en el frente del sumergible que nos permitió traerla en muy buenas condiciones al laboratorio del barco. Y para generar lo que están a punto de ver todo lo que hice fue tocarla por un segundo en su círculo nervioso con un palito filoso que es como un diente filoso de pez. Y una vez que empieza todo ese show, no la estoy tocando más. Este es un show de luces increíble. Es un molinillo de luces. Y he hecho algunos cálculos de que este show podría ser visto desde unos 90 metros de distancia por un predador. Y pensé que igual podría ser un gran señuelo. Porque una de las cosas que más me frustra como exploradora de las profundidades marinas es la cantidad de animales del océano de los cuales no conocemos nada por la manera como exploramos el océano.

La primera forma para darnos cuenta de la vida marina, es si lanzamos y arrastramos redes en los barcos. Y les desafío a que me nombren otra rama de la ciencia que aún dependa de tecnología de 100 años atrás. La otra forma principal es, si bajamos con sumergibles y vehículos de control remoto. He hecho cientos de buceos en sumergibles. Cuando me siento en un sumergible, sé que no he sido discreta en absoluto. Tengo luces muy brillantes y motores. Cualquier animal sensato se espantaría pronto. Así que, he querido por mucho tiempo idearme una manera diferente de explorar.

Y hace algún tiempo ya, tengo esta idea de un sistema de cámara. No es la gran ciencia. Lo llamamos El Ojo de los Mares. Los científicos han hecho esto en la superficie durante años, usamos un color que los animales no puedan ver, y una cámara que sí pueda ver ese color. No se puede usar infrarrojo en el mar. Usamos la luz roja más extrema visible del espectro y aún así fue un problema, porque se absorbe rápidamente. Quise hacer de esta medusa electrónica una cámara intensificada. La cosa es que, en la ciencia, uno tiene que decirles a las agencias que ponen el dinero qué es lo que va a descubrir antes de que le den el dinero. Y yo no sabía lo que iba a descubrir, así que no pude conseguir el dinero para esto. Así que yo misma lo hice, conseguí que la clínica de Ingeniería de Harvey Mudd lo hiciera inicialmente como un proyecto de estudiantes por graduarse, y entonces me las arreglé para encontrar dinero de diferentes fuentes.

El acuario e Instituto de Investigación de Monterey me donaron tiempo con su R.O.V (Vehículo Submarino de Control Remoto) de tal manera que lo pudiera poner a prueba y resuelve por ejemplo, qué colores de la gama del rojo tendría que usar de tal manera que pudiéramos ver los animales pero que ellos no nos vieran, poner a funcionar la medusa. Así que pueden ver todo lo que conlleva esto realmente, porque cuando probé estos 16 LED's azules en epoxy, y pueden ver el tipo de molde de epoxy que usamos, la palabra Ziploc aún se ve. Está de más decir que cuando se arma las cosas de esta manera, hay muchos ensayos y problemas para que pueda funcionar. Pero hubo un momento en el que todo encajó, y todo funcionó, y de manera formidable todo quedó grabado por el fotógrafo Mark Richards, quien precisamente estaba en ese momento de descubrimiento en el que todo encajó. Esa soy yo a la izquierda, mi estudiante en ese tiempo, Erica Raymond, y Lee Fry, quien fue el ingeniero en el proyecto, y nosotros, esta foto está puesta en un lugar de honor en nuestro laboratorio con el título: "Ingeniero satisfaciendo dos mujeres a la vez". Y estuvimos muy, muy contentos.

Así que tenemos un sistema que podemos llevar a un lugar que es como un oasis en el fondo del océano, que es patrullado por predadores grandes. Así que el lugar al que lo llevamos Fue la llamada piscina salina que está ubicada en el Golfo de México. Es un lugar mágico. Y sé que estas tomas no tienen significado alguno para Uds teníamos una cámara mala de aquellos tiempos, pero fue un momento de éxtasis. Estamos al borde de la piscina salina. Hay un pez que nada hacia la cámara. Se ve que claramente no le molestamos. Y tengo mi ventana hacia la profundidad. Y yo, por primera vez, pude ver lo que los animales hacían allá abajo Cuando no estábamos allá abajo molestándoles. Cuatro horas en la misión, habíamos programado la medusa electrónica que bajara por primera vez, 86 segundos después entró en ese show del molinillo, lo grabamos. Este es un pulpo de más de 2 metros de largo, que es tan nuevo para la ciencia, que no puede ser clasificado en una familia científica conocida. No pude haber pedido una mejor prueba del concepto.

Así que basado en esto, regresé a la Fundación Nacional de Ciencias y dije: "Esto es lo que vamos a descubrir". y me dieron el dinero suficiente para hacerlo mejor, lo cual ha conllevado a desarrollar la primera cámara de video para las profundidades marinas que ha sido instalada en el cañón de Monterey durante el año pasado y ahora, más recientemente, una forma modular de este sistema, una forma mucho más portátil que es más fácil de lanzar y recuperar, que tengo la esperanza que pueda ser usada en "lugares de esperanza" de Sylvia para ayudar a explorar y proteger estas áreas y, para mí, aprender más acerca de la bioluminiscencia en estos "Lugares de Esperanza"

Así que uno de esos mensajes de llevar a casa aquí es que hay mucho por explorar en los océanos, y Sylvia ha dicho que estamos destruyendo los océanos aún antes de saber lo que contienen, y está en lo correcto. Así que si alguna vez tienen la oportunidad de hacer buceo en un sumergible, digan sí, mil veces, sí, y por favor apaguen las luces. Se los prometo, les encantará.

Gracias

(Aplausos)