O vaga-lume faz luz com uma reação química dentro da lanterna, sem precisar aquecer nada como uma lâmpada antiga, e acender esse brilho custa ao inseto muito menos oxigênio do que bater as asas
Uma lâmpada incandescente fica quente porque a luz nasce do filamento em brasa. A lanterna do vaga-lume segue um caminho bem diferente: a luz sai direto de uma reação química. No Cerrado de Goiás, a mesma química transforma cupinzeiros inteiros em árvores de Natal nas noites de chuva.
Cupinzeiro com larvas luminosas acesas e um raio ao fundo, no Parque Nacional das Emas (GO). Foto: Nortondefeis, Wikimedia Commons, licença CC BY-SA 4.0, recortada.
O vaga-lume faz luz sem se queimar porque o brilho vem de uma reação química, e não de algo aquecido até brilhar. Uma enzima chamada luciferase comanda essa reação dentro da lanterna, como explicou o químico Etelvino Bechara, da USP, em entrevista à revista Pesquisa FAPESP.
Luz de química, não de brasa
Bechara passou décadas estudando reações que emitem luz. Na entrevista, ele resume o fenômeno do vaga-lume numa frase: a bioluminescência é quimioluminescência que acontece dentro do bicho, catalisada pela luciferase.
A diferença para a lâmpada está no destino da energia. Nas reações quimioluminescentes que ele estudou, a energia vira fótons em vez de calor. É por isso que dá para segurar um vaga-lume aceso na mão sem queimar nada.
Quanto custa acender a lanterna
Pesquisadores de Taiwan e da Suíça foram medir a conta de energia. Usaram raios X e tomografia para mapear os tubinhos de ar que levam oxigênio às células da lanterna de duas espécies, Luciola terminalis e Luciola cerata, e depois mediram o consumo cada vez que os insetos acendiam.
O resultado saiu na revista Physical Review Letters e foi resumido pela Pesquisa FAPESP em dezembro de 2014. Com a lanterna acesa, o gasto de oxigênio ficou só 37% acima do repouso. O voo, segundo a revista, consome cerca de 140 vezes mais.
Tubos feitos sob medida
A economia está no encanamento. Os tubinhos que levam ar às células da luz são, nas palavras dos autores, otimizados para gerar o máximo de luz com o mínimo de oxigênio. O ar chega na medida certa para a reação, sem sobra.
Na prática, piscar a noite toda sai barato para o inseto. Caro mesmo é voar de um lado para o outro atrás de parceiro, que é para isso que o pisca-pisca serve.
O número que caiu pela metade
Durante décadas, livros repetiram que o vaga-lume transformava quase todas as reações em luz: o valor citado era 88%, com margem de 25 pontos. Em 2008, um grupo japonês refez a medição com um espectrômetro novo e publicou o resultado na Nature Photonics.
O rendimento máximo medido foi de 41%, com margem de 7,4 pontos. Ou seja, menos da metade das reações rende um fóton. Continua sendo um sistema eficiente, mas não o quase perfeito que se dizia.
As contas do vaga-lume lado a lado
| O que foi medido | Resultado | Quem mediu |
|---|---|---|
| Oxigênio gasto com a lanterna acesa | Só 37% acima do repouso | Tsai e colegas, Physical Review Letters, 2014 |
| Oxigênio gasto no voo | Cerca de 140 vezes mais | Mesmo estudo, segundo a Pesquisa FAPESP |
| Reações que viram luz (valor antigo) | 88%, com margem de 25 pontos | Valor citado havia décadas |
| Reações que viram luz (valor revisto) | 41%, com margem de 7,4 pontos | Ando e colegas, Nature Photonics, 2008 |
Arte: Watts & Wild, com dados da Pesquisa FAPESP (dezembro de 2014) e de Ando e colegas (Nature Photonics, 2008).
Verde, amarelo ou vermelho
O mesmo estudo japonês mexeu em outra explicação antiga, a da cor. A luz da lanterna pode ir do verde-amarelado ao vermelho conforme a acidez. Pensava-se que uma cor se convertia na outra; a medição mostrou que muda só a força de um dos componentes da luz.
Por que o vaga-lume faz luz no cupinzeiro do Cerrado
Bechara conheceu o espetáculo no Parque Nacional das Emas, em Goiás. Larvas luminosas cavam túneis próprios, de 1 a 10 centímetros da superfície do cupinzeiro, separados das galerias dos cupins.
Durante as chuvas, elas põem a cabeça e o tórax aceso para fora, em janelinhas abertas na terra. São 200 ou 300 larvas por cupinzeiro, segundo Bechara, e o campo fica salpicado de pontinhos verdes.
Uma armadilha de luz
A luz serve de isca. No fim da tarde da estação chuvosa, uma nuvem de insetos rodeia os cupinzeiros acesos, e a presa preferida da larva é o cupim alado, o siriri, que está voando ali no meio. Cada larva chega a pegar de 10 a 12 cupins por noite.
Quando os pesquisadores injetaram plástico nos túneis para tirar o molde, acharam uma espécie de sala de jantar a 1 centímetro da superfície. A larva morde e já começa a digerir a presa do lado de fora do corpo, como fazem as aranhas.
O que mudou em volta do parque
Bechara contou que poupou os cupinzeiros de dentro do parque e coletou larvas nos de fora. Esses, disse ele, foram todos derrubados para plantar soja. Seu ex-aluno Vadim Viviani, da UFSCar em Sorocaba, começava a estudar cupinzeiros luminosos em clareiras da Amazônia.
O brilho de bicho não é exclusividade da terra firme. Tem também a bioluminescência do mar brasileiro, e insetos estão entre os bichos mais fotografados do Brasil no iNaturalist. Se a noite for de tempestade, repare também no céu esverdeado antes da chuva.
O que estas medições não dizem
O gasto de oxigênio foi medido em duas espécies asiáticas, e o rendimento de 41% vale para a reação estudada pelo grupo japonês. Os relatos dos cupinzeiros são de Bechara, em entrevista de 2015. Nenhuma das fontes mede a temperatura de uma lanterna acesa.
Fontes: Pesquisa FAPESP, entrevista com Etelvino José Henriques Bechara, março de 2015. Pesquisa FAPESP, Nascidos para brilhar, dezembro de 2014. Tsai e colegas, Firefly Light Flashing: Oxygen Supply Mechanism, Physical Review Letters, 2014. Ando e colegas, Nature Photonics, 2008.
