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Sabías que… Los misterios de las maravillas resplandecientes bioluminiscentes del mundo

Los misterios de las maravillas resplandecientes bioluminiscentes del mundo

¿Qué son los organismos bioluminiscentes?

Los organismos bioluminiscentes son criaturas vivas que emiten luz a través de una reacción química dentro de sus cuerpos. Este fenómeno natural es causado por la interacción de la luciferina, una fotoproteína, y una enzima llamada luciferasa. Cuando ocurre esta reacción, produce luz sin generar calor.

La bioluminiscencia se puede observar en varias formas de vida, como bacterias, hongos, insectos como luciérnagas y luciérnagas, animales marinos como medusas y plancton, e incluso algunas plantas. Desde luciérnagas hasta criaturas de aguas profundas, estos organismos han desarrollado mecanismos únicos para producir luz y han desempeñado funciones importantes en sus respectivos ecosistemas.

Esta habilidad ha evolucionado para servir a diferentes propósitos, incluida la atracción de pareja, la atracción o repulsión de presas, el camuflaje o el mimetismo. Además, la producción de luz ayuda a estos organismos a sobrevivir en entornos con poca luz, como las profundidades del mar, donde la luz del sol no puede penetrar profundidades específicas.

El estudio de organismos bioluminiscentes ofrece información sobre cómo se han adaptado a sus entornos a lo largo de la evolución. Además de informar la investigación científica sobre biodiversidad y ecología, también tiene aplicaciones potenciales para el diagnóstico médico debido a su naturaleza no invasiva cuando se utiliza en técnicas de imagen.

Varios usos para la luz de las especies

Algunas especies producen luz para mecanismos de defensa, como distraer a los depredadores o atraer presas. En cambio, otros lo utilizan como herramienta de comunicación para interactuar con su entorno o con otros miembros de la especie.

Un ejemplo de bioluminiscencia en la vida marina son los dinoflagelados, organismos planctónicos unicelulares que pueden crear espectaculares aguas brillantes por la noche. Otro organismo bioluminiscente famoso es el escarabajo luciérnaga, que tiene órganos especializados en la producción de luz llamados fotóforos en su abdomen y vientre.

Investigación Científica y Aplicaciones Médicas

La bioluminiscencia ha abierto nuevas posibilidades para la investigación científica y las aplicaciones médicas. Los científicos han estado estudiando organismos bioluminiscentes para desarrollar nuevas tecnologías de imagen, detección y diagnóstico. Por ejemplo, al modificar los genes de ciertas proteínas bioluminiscentes que se encuentran en las medusas, los investigadores crearon una herramienta llamada proteína verde fluorescente (GFP) que ha revolucionado el campo de la biología molecular (más sobre esto a continuación). GFP hace posible rastrear visualmente la actividad celular dentro de los organismos vivos, lo que permite a los científicos comprender los procesos biológicos con mayor precisión.

Además de las aplicaciones de investigación, la bioluminiscencia también se está utilizando en tratamientos médicos como la terapia fotodinámica (PDT). La PDT utiliza compuestos químicos activados por la luz derivados de bacterias marinas bioluminiscentes que pueden atacar y destruir selectivamente las células cancerosas a través de un proceso conocido como apoptosis . Este enfoque proporciona un tratamiento alternativo que no daña los tejidos sanos circundantes.

La bioluminiscencia ya se ha utilizado ampliamente en la investigación científica, desde iluminar células individuales para su estudio hasta probar la eficacia de nuevos medicamentos. A medida que avanza la tecnología, los investigadores están encontrando aún más formas de aprovechar la bioluminiscencia como una herramienta para el descubrimiento. Por ejemplo, una aplicación utiliza organismos bioluminiscentes como sensores de contaminantes ambientales u otras sustancias nocivas. Las técnicas de ingeniería genética permiten a los científicos crear proteínas bioluminiscentes nuevas y novedosas con propiedades específicas que pueden ayudar en varios campos, como la imagenología médica y la agricultura.

¿Es la investigación ética?

Las implicaciones éticas surgen cuando los científicos estudian y utilizan organismos bioluminiscentes para beneficio humano. Hay una línea muy fina entre utilizar estos organismos para la investigación y asegurar su supervivencia en la naturaleza. Algunos cuestionan si es ético extraer o modificar genes de criaturas bioluminiscentes, lo que podría causarles daño o alterar los ecosistemas naturales. Comercializar bioluminiscencia, como ofrecer a la venta mascotas que “brillan en la oscuridad”, plantea preocupaciones éticas sobre el bienestar animal.

Revolucionando la industria de la iluminación

La bioluminiscencia también tiene el potencial de revolucionar la industria de la iluminación con soluciones sostenibles. Los científicos están explorando el uso de organismos bioluminiscentes como bacterias y hongos que brillan intensamente para crear fuentes de luz ecológicas.

Estos organismos podrían utilizarse para desarrollar soluciones de iluminación que no requieran electricidad ni baterías, reduciendo el consumo y el desperdicio de energía. Las plantas bioluminiscentes también podrían usarse con fines decorativos, eliminando la necesidad de accesorios de iluminación tradicionales. El uso de la bioluminiscencia en la iluminación podría tener un impacto significativo en la reducción de las emisiones de carbono y en la promoción de un futuro más sostenible.

Utilizando GFP, los científicos pueden rastrear el ciclo de vida de diversas células, como observar la degradación de las células nerviosas en la progresión de la enfermedad de Alzheimer o rastrear la formación de células beta productoras de insulina en el páncreas de un embrión en desarrollo. En un experimento particularmente extraordinario, una variedad de células nerviosas en el cerebro de un ratón se marcaron con colores vibrantes, creando un caleidoscopio neural.

Creación de GFP Digno de Premio Nobel

La proteína fluorescente verde (GFP) fue aislada por primera vez de la medusa Aequorea victoria en 1962 por Osamu Shimomura, un químico orgánico y biólogo marino japonés. Shimomura y sus colegas descubrieron que la medusa brillaba de color verde cuando se exponía a la luz ultravioleta.

Sin embargo, a principios de la década de 1990, la GFP se clonó con éxito y se introdujo en otros organismos. Este trabajo fue realizado por Douglas Prasher, Martin Chalfie y Roger Y. Tsien.

Prasher fue quien clonó el gen GFP y propuso su uso como marcador biológico. Pero desafortunadamente, no pudo continuar con su investigación debido a la falta de fondos y compartió sus clones con otros investigadores, incluidos Chalfie y Tsien.

Chalfie demostró el valor de GFP como una etiqueta genética luminosa. En su laboratorio de la Universidad de Columbia, incorporó el gen GFP en el ADN de E. coli y Caenorhabditis elegans, demostrando que el gen GFP podía hacer brillar a otros organismos sin ningún otro factor de la medusa.

Tsien contribuyó a nuestra comprensión de cómo funciona GFP y amplió la paleta de colores más allá del verde, lo que permitió a los investigadores etiquetar diferentes células y proteínas con diferentes colores para seguir varios procesos biológicos simultáneamente.

Shimomura, Chalfie y Tsien recibieron el Premio Nobel de Química en 2008 por su trabajo sobre GFP. Hoy en día, GFP y sus coloridas variantes se utilizan ampliamente en la investigación biológica en todo el mundo.

Fuente:

  1. Osman, Jheni (May/June 2021). BBC Earth. Species That Glow in the Dark
  2. Gerbis, Nicholas (undated). How Stuff Works. Could glow-in-the-dark plants replace streetlights?
  3. Trafton, Anne (Sept 17, 2021). Massachusetts Institute of Technology. The next generation of glowing plants
  4. Delbert, Caroline (Oct 11, 2021). Popular Mechanics Magazine. In the Future, We’ll Use Glowing Plants as Lamps

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