Plantas Bioluminiscentes, una mirada hacia el futuro

¿Te imaginas árboles luminosos capaces de alumbrar los espacios públicos, o alinearse en autopistas para aumentar la seguridad y reducir la factura eléctrica? ¿Puedes concebir árboles de navidad que no requieran iluminación artificial, o plantas como luces decorativas en los pasillos de tu casa?

La comunidad científica se acerca cada vez más hacia la bioluminiscencia, recurso evolutivo presente en bacterias, hongos, protistas unicelulares, celentéreos, gusanos, moluscos, cefalópodos, crustáceos, insectos, equinodermos y peces. El principal atractivo de este fenómeno es la capacidad de producir luz sin gasto de calor, el cual se entiende a menudo como una pérdida innecesaria de energía. Este potencial biotecnológico se basa en una reacción bioquímica que se da entre la luciferina y luciferasa, moléculas responsables de la emisión de luz que pueden reproducirse fácilmente en el laboratorio. Este mecanismo, ajeno a la célula, no requiere almacenar bacterias bioluminiscentes, sino únicamente oxidar la molécula orgánica luciferina, proceso  realizado por la enzima luciferasa. La reacción tiene como resultado la generación de luz, dióxido de carbono y un componente llamado oxiluciferina. Si bien algunos animales se sirven sólo de esta reacción para producir luz, otros necesitan moléculas adicionales para activar el proceso, por ejemplo el caso de las luciérnagas.

La biomimética, ciencia que utiliza a la naturaleza como fuente de inspiración para crear tecnologías que resuelvan problemas humanos, tiene como próxima frontera la adaptación de estos mecanismos de iluminación que disfrutan de manera natural innumerables animales bacterias y hongos. Son ya varias las industrias, desde la iluminación a la medicina, pasando por la electrónica y la informática, que aguardan impacientemente los prometedores resultados. Al parecer los distintos sistemas bioluminiscentes que tienen por lo menos 30 orígenes independientes, se encuentran presentes en 17 grupos de insectos, 700 animales en su mayoría especies marinas (el 90% de los seres vivos que habitan en la porción media y abisal), 40 tipos distintos de hongos y una gran diversidad de bacterias, representan un terreno fértil para el estudio y la experimentación científica.

Impulsados por esta iniciativa el equipo estadounidense Glowing Plant, busca desplazar esta facultad a un reino prohibido por la naturaleza: las plantas. Este pequeño pero inspirado grupo de científicos busca reemplazar a medio o largo plazo la iluminación obtenida a partir del consumo eléctrico, por un sistema mucho más eficiente que estaría basado en la biología sintética, la ingeniería genética y la biotecnología. El plan consiste en tomar un gen de la bacteria capaz de luminiscencia denominada Vibrio fischeri, e integrarlo en una planta, más concretamente en la Arabidopsis thaliana (la cual es ampliamente utilizada en experimentación genética ya que se ha obtenido su genoma completo). Mediante una pistola genómica se editan las cadenas de ADN y posteriormente, por medio de otra bacteria que funciona como vehículo, se inocula el nuevo código en la planta.

El primer diseño de una planta bioluminiscente se realizó en 1986, mediante un experimento que consistía en expresar la luciferasa de luciérnaga en una planta de tabaco, sin embargo, esta planta tenía que ser alimentada con luciferina para permitir que brillara, pero por sí misma no emitía luminosidad. El avance de este novedoso intento fue descubrir que los cloroplastos (antiguos descendientes de las bacterias que entraron en simbiosis con las plantas) conservan la capacidad de leer el ADN por medio de operones, de modo que es perfectamente factible insertar nuevos operones en el genoma del cloroplasto.

Este nuevo proyecto garantiza aumentar la intensidad del brillo en la planta insertando en el ADN vegetal una composición bastante similar proveniente del ADN bacteriano. “No esperes que deslumbre; al principio será como esas pegatinas que teníamos en el techo de la habitación con las constelaciones, un leve resplandor”, anuncia Anthony Evans, investigador a cargo del proyecto. Si el trabajo finalmente sale adelante, como en principio parece, el equipo se centrará primero en obtener semillas de la planta fluorescente de Arabidopsis thaliana (familia de la mostaza) y en el caso de lograrse mayor financiación, trabajarían en el desarrollo de “rosas resplandecientes”.

Aunque estas primeras generaciones de plantas tienen todavía una débil intensidad, la idea a largo plazo es reemplazar la iluminación eléctrica o de gas con luz natural emitida por las plantas. Asimismo los avances en biología pueden solventar también los grandes problemas de la sociedad actual, como son gran consumo eléctrico y las constantes emisiones de CO2. Esta iniciativa significa un gran paradigma no sólo para la ciencia y la tecnología, sino también la propia biología y genética; y aunque todavía no podamos reemplazar el alumbrado público por “árboles de luz”, se ha plantado ya la semilla para que en un futuro cercano nuestras ciudades puedan ser iluminadas con farolas vegetales.