Las especies del género Euglena son organismos eucarióticos unicelulares flagelados que se pueden comportar tanto como autótrofos (cuando existe luz y ésta no es muy intensa) como heterótrofos (cuando existe ausencia de luz o ésta resulta inadecuada para llevar a cabo la fotosíntesis), desintegrando sus cloroplastos y regenerándolos una vez sean estimulados de nuevo por la luz. En un primer momento se pensó que los cloroplastos helicoidales de Euglena provenían de una endosimbiosis secundaria de algas verdes ya que éstos presentan tres membranas en vez de dos. Esta circunstancia sería lo más frecuente; la interior sería del organismo fotosintético fagocitado, y la exterior de la célula que la fagocitó. La tercera membrana se estima que deriva del plasmalema del fagocitador.
El género Euglena posee un orgánulo encargado de captar la luz y orientar su movimiento en consecuencia denominado estigma, y aparece como una mancha rojiza en la zona anterior.
Euglena gracilis presenta una mancha ocular (estigma) con un pigmento permite captar la la luz y moverse o bien en dirección a ésta (fototaxis) o bien alejarse de ella (respuesta fotofóbica). La luz sirve de estímulo para provocar que la vacuola se contraiga y su flagelo se mueva, permitiendo que el organismo migre. El estigma posee un fotorreceptor denominado adenil ciclasa fotoactivable (PAC) encargado de captar la luz, formado a su vez por unas proteínas denominadas flavoproteínas, que adoptan este nombre porque presentan flavinas a modo de como cromóforos (sustancias que la tiñen de un color rojizo). El fotorreceptor resulta ser activado por la luz azul. La luz azul activa un receptor que le transmite la señal a la proteína G, activa la PAC, produce AMPc (adenosín monofosfato cíclico), induciendo la liberación de pirofosfato. Este último compuesto actúa como segundo mensajero regulando otras proteínas como la proteína kinasa A y los canales iónicos. Esta transducción de la señal química es la desencadenante de los cambios en los patrones de movimiento de los flagelos y, por tanto, del movimiento celular.
Una vez descrito el mecanismo por el cual Euglena gracilis interactúa con la luz azul, cabe destacar que se llevaron a cabo varias experiencias bajo dos condiciones experimentales distintas: repetición alternada de un pulso de luz azul uniforme y patrones espaciales de iluminación constante. La primera de las condiciones reveló el movimiento fotofóbico de las células, mientras que la segunda se enfocaba más a cómo las células individuales eran capaces de escapar de la luz azul. Estas experiencias desembocaron en el descubrimiento de cuatro movimientos distintos en Euglena gracilis, todos ellos resultado de la respuesta fotofóbica del organismo a este estímulo: rotación en el sitio (con limitada locomoción espacial), correr y rodar (con ocasionales cambios en la dirección del nado), nado circular continuo (con un amplio diámetro, en torno a 1.2mm) y nado recto espontáneo. Dependiendo de las horas de luz y como ésta incidía se observaba un movimiento u otro. Además, cabe destacar que sólo el primero de los movimientos descritos impide al organismo escapar, en un momento dado, de una fuerte intensidad de la luz, ya que únicamente implica rotación sobre un eje y no un verdadero desplazamiento. De esta forma, mediante diversas experiencias, se observó que bajo una débil incidencia de luz, el movimiento predominante era el de rotación en el sitio y, cuando la intensidad de la luz iba en aumento, se empezaban a dejar entrever los otros tres movimientos restantes (“escapando” así de la luz).
Anatomía del género Euglena.
Al principio, se observó mayoritariamente la rotación en el sitio (87%); mientras que al aumentar la incidencia y el tiempo se dieron otros tipos de movimientos, especialmente el de nado y voltereta (o nado y rodar), que aumentaron considerablemente (55-65%) al cabo de una o dos horas.
Sin embargo, estos cambios de movimiento ante grandes intensidades de luz, no son sino evidencias de que ésta es capaz de volverse tolerante a la luz con el tiempo y adaptarse ante los estímulos del entorno. Debido a ello, se ha estudiado esta adaptación que experimenta y se ha estimado en tres horas la cantidad de tiempo necesario para que este organismo lleve a cabo una adaptación completa en cuanto al movimiento y que ésta no le cause ningún estrago.
Experimentalmente, se ha probado que la respuesta fotofóbica de este organismo, en contraposición a otros donde ésta depende del estado oxidado y reducido de la célula (estado redox), depende únicamente del equilibrio existente entre la formación y el consumo de los productos fotosintéticos nutritivos (no se han encontrado respuestas fotofóbicas en células donde se han inactivado los genes relacionados con la expresión redox). Debido a este hecho, hay una hipótesis que aprueba que Euglena gracilis intercambia el movimiento de nado y el de rotación de acuerdo al estado metabólico de las células en cuanto a la riqueza en nutrientes que presenten éstas (las células con un buen estado metabólico, ricas en nutrientes, no efectuaban el movimiento de rotación ya que éste no resulta efectivo para escapar de la luz y, de alguna forma, este hecho está directamente relacionado con la rapidez del nado, ya que las células más rápidas eran las que mostraban una mayor robustez para soportar una luz fuerte). En otras palabras, la fotosíntesis llevada a cabo durante estas experiencias mejoraba el estado metabólico de las células haciéndolas así más tolerantes a la iluminación con luz azul.
Por otra parte, cabe destacar que los ciclos circadianos también juegan un importante papel en la respuesta de Euglena gracilis a los cambios de intensidad de la luz. La velocidad del nado recto espontáneo es afectada por los ciclos circadianos, ya que la velocidad es mayor durante el tiempo subjetivo que dura el día en este organismo, cuando el organismo se encuentra más activo, y cuya velocidad disminuye durante la noche, es decir, las horas en las que el organismo tiende a estar menos activo y, por lo tanto, tendrá un metabolismo menor, produciendo una menor cantidad de nutrientes como productos de la fotosíntesis.
