¿Por qué son fluorescentes los escorpiones?

Los escorpiones son el orden de arácnidos más antiguo. Son fácilmente reconocibles por sus desarrollados y amenazadores pedipalpos acabados en pinza y una estrecha cola arqueada sobre el cuerpo rematada en una glándula venenosa con un aguijón.

El «maestro» David Attenborough frente a un escorpión tal y como aparece en la contraportada de Life in the Undergrowth | (BBC Book, 2005).

Se conocen unas 1.753 especies (Illustrated catalog of scorpions, František Kovařík. 2009) que se encuentran fundamentalmente en zonas de clima templado y tropical y aparecen prácticamente en cualquier hábitat, desde bosques hasta desiertos. Los escorpiones son cazadores nocturnos que se alimentan de otros artrópodos y la mayoría vive en el suelo, aunque hay algunos que se han adaptado a vivir en los árboles.

Durante el día buscan refugio y a veces lo hacen en los lugares más insospechados: en las zonas donde abundan los escorpiones, es conveniente sacudir el calzado por las mañanas antes de ponérselo para evitar desagradables sorpresas.

Todos los escorpiones son venenosos, aunque sólo 25 especies, pertenecientes a la familia Bútidos, son potencialmente venenosos para el ser humano. Para curiosos, los escorpiones del género Androctonus, conocidos como escorpiones de cola gruesa, se encuentran entre los más venenosos del mundo. Su nombre científico significa, «asesino de hombres» (de andros, hombre, y ktonos, o ctonus en la versión latinizada, asesino), con lo que queda todo dicho.

Pero no voy a hablar del veneno de los escorpiones (fascinante tema que merecería una entrada aparte), sino de otra de las características más curiosas de estos arácnidos: la fluorescencia.

Mecanismo de fluorescencia

Todos los escorpiones emiten una fluorescencia cian (con una longitud de onda entre los 440 y los 490 nanómetros) cuando se iluminan con luz ultravioleta. Este fenómeno fue descubierto casi simultáneamente en 1954 por el zoólogo italiano M. Pavan y el zoólogo sudafricano R. F. Lawrence y revolucionó el estudio de la biología y ecología de los escorpiones gracias a que fue posible localizarlos y observarlos por la noche usando lámparas de luz negra.

Hottentotta salei con la característica fluorescencia cian de los escorpiones. | Fotografía de scorpions.f1.to.

La intensidad de la fluorescencia aumenta con la edad del escorpión y la dureza de su cutícula y es más brillante en las zonas más duras. Por lo general, durante la primera fase del desarrollo de los escorpiones (antes de la primera muda), la fluorescencia es débil o inexistente y la van desarrollando sobre todo a partir de la tercera muda. Cuando muda un escorpión, la exuvia (cutícula vieja) mantiene la fluorescencia, mientras que la nueva cutícula blanda no es fluorescente y va adquiriendo sus propiedades fluorescentes a medida que se endurece (esclerotización). Esto sugiere que los compuestos fluorescentes se segregan nuevamente después de la muda o se forman durante el proceso de endurecimiento. Una vez adquirida, la fluorescencia persiste incluso después de la muerte de escorpión.

La fluorescencia se debe a la existencia de dos compuestos químicos en la cutícula: β-carbolina y 7-hidroxi-4-metilcumarina. Estos dos compuestos se encuentran en la exocutícula hialina, una región de la cutícula que en los escorpiones tiene un espesor de 4 micras. La cutícula es una especie de «piel» que protege a los artrópodos y al estar endurecida, también actúa como armazón que les permite mantener su forma. En los escorpiones, la cutícula está formada por la epicutícula, una capa fina y externa, la exocutícula, dividida a su vez en dos capas, la exterior o exocutícula hialina y la interior o exocutícula interna, y la endocutícula.

El escorpión del desierto Hadrurus arizonensis se ha prestado voluntario para mostrarnos su cutícula. | La fotografía de H. arizonensis es de Fritz Geller-Grimm y la micrografía electrónica de su cutícula está sacada de Fine structure of the cuticle of the desert scorpion, Hadrurus arizonensis, Barry K. Filshie y Neil F. Hadley. 1979. Tissue and Cell 11 (2), pp. 249-262.

Las β-carbolinas se encuentra en plantas y animales. Algunos derivados actúan como alucinógenos y son uno de los compuestos presentes en las cataratas humanas. En los escorpiones, se cree que se forma como resultado de las reacciones químicas que provocan el endurecimiento de la cutícula.

Las cumarinas son casi exclusivas de las plantas, aunque se pueden encontrar también en hongos, bacterias, algunos moluscos y en las glándulas odoríferas de los castores. De momento, no se ha encontrado ninguna cumarina en otros artrópodos.

Las moléculas fluorescentes de los escorpiones | β-carbolina y 7-hidroxi-4-metilcumarina

Funciones de la fluorescencia

La función de la fluorescencia de los escorpiones es uno de esos grandes misterios evolutivos que aún permanece sin resolver. Al ser animales nocturnos que evitan exponerse a la luz directa del sol, la función biológica de la fluorescencia es, cuanto menos, intrigante (aunque de una enorme utilidad para los que se dedican al estudio de los escorpiones). Aun así, se han propuesto varias hipótesis entre las que figuran la comunicación y el reconocimiento, para mejorar su agudeza visual, para atraer a sus presas, para evitar a los depredadores o para la detección de luz ultravioleta.

Los descubridores de la cumarina sugieren que los compuestos fluorescentes pudieron servir como filtro solar para bloquear la radiación ultravioleta. Aunque esta adaptación pueda resultar chocante en los escorpiones modernos por sus hábitos nocturnos, es posible que los primeros escorpiones que conquistaron la tierra durante el Devónico, hace unos 400 millones de años, fueran activos durante el día. La exocutícula hialina aparece en los fósiles más antiguos de escorpiones y debido a su estabilidad, es la única capa de la cutícula que se preserva (de hecho, en los fósiles bien conservados de hace varios cientos de millones de años es posible observar algo de fluorescencia). Durante la transición a la tierra, la protección frente a la radiación ultravioleta pudo conferirles una importante ventaja evolutiva. Además, se sabe que las cumarinas actúan como filtro solar en las plantas en desarrollo.

También es posible que la fluorescencia sea simplemente un subproducto del endurecimiento de la cutícula y que no tenga ninguna función biológica en absoluto.

Gracias a Damián Fuentes, que envió la sugerencia a aberron y me la trasladó a mí.

Referencias

Secret Weapons: Defenses of Insects, Spiders, Scorpions, and Other Many-Legged Creatures. Thomas Eisner, Maria Eisner y Melody Siegler. The Belknap Press of Harvard University Press, 2005.

The fluorescence of scorpions and cataractogenesis. Shawn J. Stachel, Scott A. Stockwell y David L. Van Vranken. 1999. Chemistry & Biology 6, pp. 531-539.

A coumarin as a fluorescent compound in scorpion cuticle. Leslie M. Frost, David R. Butler, Brian O’Dell y Victor Fet. 2001. Scorpions 2001. In Memoriam Gary A. Polis, V. Fet y P. A. Selden (eds.), pp. 365-368.

Ultraviolet light detection: a function of scorpion fluorescence. Carl T. Kloock, Abraham Kubli y Ricco Reynolds. 2010. Journal of Arachnology 38(3), pp. 441-445.


27 Comentarios

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kmaxtlikmaxtli

Gould y si gente preguntarian que por que debe ser una algo funcional o adaptativo. Justamente en el sentido del último parrafo, podría ser la consecuencia de la conformación estructural de la cutícula. Pero bueno, se tendria que plantear un experimento para determinar si es un rasgo evolutivo o no.

Buenisima entrada como siempre.

NoelilloNoelillo

El otro día leí que la ultima tendencia en maquillaje (humano) y moda son lo colores Fosforitos y los complementos fluorescentes…esto no es sino una prueba mas de que vamos para atrás en la evolución en vez de para adelante… ¬¬

kmaxtlikmaxtli

La evolución no tiene dirección, es solo cambio en las frecuencias alélicas.

Cabezón

La queratina de la piel humana también es fluorescente. Y eso no sirve para nada, Es una cualidad sin mayor interés, salvo para los diagnósticos dermatológicos.
Quiero decir que no siempre hay que buscar una razón evolutiva. Algunas características son simplemente inútiles y mientras no supongan perjuicio ni beneficio, no veo por qué deban desaparecer.

Jesús

¿Seguro? Los temas filogenéticos son un continuo baile de grupos, pero la filogenia más reciente sigue situando a los escorpiones como un orden dentro de los arácnidos y los arácnidos son una clase dentro de los quelicerados.

kmaxtlikmaxtli

Claro que si, a fin de cuentas las filogenias son hipotesis refutables

Jesús

Ahí tenemos el caso del grupo de los mirioquelados/paradoxópodos que, para sorpresa de todos, relacionaba a los quelicerados con los miriápodos (basándose en el ADN mitocondrial). Aunque los nuevos datos moleculares han vuelto a situar a los miriápodos con los crustáceos/hexápodos.

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HeresiarcaHeresiarca

Jesús te veo muy activo los ultimos dias, y eso me alegra porque me encantan tus entradas. Un saludo.

Jesús

Gracias. Estoy quemando cartuchos antes de volver a sumirme en el silencio divulgativo por cuestiones de trabajo. Y esta entrada sobre los escorpiones la tenía pendiente desde febrero, cuando @aberron me la sugirió.

De todos modos, ya me estoy documentando para hacer un spin-off sobre el veneno de los escorpiones.

HeresiarcaHeresiarca

Gracias a ti, espero que ese trabajo te deje tiempo para hacer alguna entrada de vez en cuando. De momento me conformo con la de los venenos :)

kmaxtlikmaxtli

Por cierto. Saludos desde el Laboratorio de Sistematica y biogeografia de Hymenoptera (y otros insectos) del Instituto de Biología de la UNAM. México.

En un par de meses estaré de estancia en Madrid, a ver si me toca un eventa un evento de cervezas y ciencia, o algo asi.

AlicatadoAlicatado

Y lo de la fluorescencia ¿no podría ser un mecanismo de defensa, de esos que avisan que el bicho es venenoso, dirigida a algún depredador que pueda percibirla?
Me ha encantado la entrada, no sabía que los escorpiones fluorescían :)
Por cierto, porqué entrecomillas “maestro” Attenborough? A mí me molan sus documentales :) :)

Jesús

Maestro puede ser una persona «de mérito relevante entre las de su clase» y también una «persona que enseña una ciencia, arte u oficio, o tiene título para hacerlo».

Cuando entrecomillo maestro, lo hago porque, dejando a un lado la primera y merecida acepción, también considero a David Attenborough como un maestro en la segunda acepción. Aunque no me haya enseñado personalmente, he aprendido mucho leyendo sus libros y viendo sus documentales. Considéralo como una muestra de veneración por mi parte. 😉

Dani

Sensacional entrada, Jesús. Me ha gustado mucho.

“Pero no voy a hablar del veneno de los escorpiones (fascinante tema que merecería una entrada aparte)”…
¡¡¡¿Y a qué estás esperando?!!! :-)

Gracias y un saludo.

OscillatorOscillator

Excelente!. Ahora necesito una lámpara de luz negra. En mi casa encuentro no menos de un escorpión por semana y uno de los mayores problemas es que a veces los pisamos o los encontramos en la cama sin darnos cuenta. De este modo podré detectarlos más fácil y evitar las picaduras.

Saludos!

YunniYunni

Lo siento señor Jesús, los artrópodos me producen miedo y/o asco. Los únicos que me caen bien son las hormigas, las mariposas y las abejas. Aún con estos prejuicios, son fascinantes sus artículos.

ChorizoChorizo

Estoy de acuerdo con Oscillator—-Estoy preocupado por la cantidad que encuentro de Thytyus (o como se llame) , de todos los tamaños. Aún no nos ha icado ninguno, a Dios gracias,sobre todo que tengo niños peuqes y yo hipertenso. Honestamente , alguien puede decir si debo preocuparme tanto por su picadura. Y cual es el tratamiento correcto para una picadura???. Con que producto persistente los controlo??? …Gracias mil

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Información Bitacoras.com…

Valora en Bitacoras.com: Los escorpiones son el orden de arácnidos más antiguo. Son fácilmente reconocibles por sus desarrollados y amenazadores pedipalpos acabados en pinza y una estrecha cola arqueada sobre el cuerpo rematada en una glándula veneno…..

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