Bioluminiscencia: de la Naturaleza a labiotecnología

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1 Bioluminiscencia: de la Naturaleza a labiotecnología Científicos crean gatos con piel fluorescente. El mundo.es ciencia y ecología Son los científicos unos excéntricos?

2 Cómo brilla la naturaleza? La naturaleza tiene sus trucos para emitir luz de una forma increíblemente sofisticada. Los seres vivos pueden emitir luz gracias a la quimioluminiscencia, fosforescencia o fluorescencia. La fosforescencia y fluorescencia son procesos similares que requieren recibir luz externa previamente. Todos hemos visto ambos alguna vez: los materiales fosforescentes brillan después de haberse cargado de luz mientras que la fluorescencia es un acto instantáneo ( Quien no ha visto a un policía en la tele buscando sangre con una lámpara de UV?). La quimioluminiscencia en cambio genera luz a partir de una reacción química.

3 Dos de los procesos naturales más utilizados por la biotecnología son también dos de los procesos bioluminiscentes más sofisticados e interesantes: El producido por las luciérnagas y el de las medusas fluorescentes. Cómo brilla una luciérnaga? Las luciérnagas sintetizan una sustancia denominada luciferina que es oxidada con la ayuda de un enzima, la luciferasa (No se comieron mucho la cabeza con los nombres y por si os pica la curiosidad proviene de Lucifer), esta reacción es altamente eficaz, prácticamente sin pérdida de energía Una bombilla incandescente solo utiliza eficazmente un 10% de la energía!. Cómo brilla una medusa? Las medusas poseen una proteína capaz de recibir luz de alta energía (normalmente en el rango del UV) denominada GFP (Green Fluorescence Protein) que emite fluorescencia en el rango de la luz verde (Aunque modificaciones biotecnológicas han conseguido proteínas que emiten en prácticamente todo el espectro visible).

4 Cómo se utiliza la bioluminiscencia en la ciencia? La luciferasa y la GFP son proteínas codificadas por sendas secuencias de ADN. Los científicos han aislado estas secuencias de ADN y las han copiado millones de veces para su posterior manipulación. Estas copias de ADN pueden introducirse dentro de los organismos diana de forma permanente, utilizando diferentes métodos. Una vez dentro, los genes de la luciferasa o la GFP, se expresaran para producir estas proteínas.

5 Esquema general de la clonación en bacterias, básicamente un copia y pega, pero realizado por enzimas. Esquema de una quimera construida con GFP unida a otra proteína.

6 Para qué sirve introducir estas proteínas en otros seres vivos? Volviendo a esos gatos siameses con los que empezamos, éstos han sido manipulados genéticamente para producir GFP en sus tejidos epiteliales. La utilidad radica en que de esta manera se pueden ver fácilmente los tejidos y los compartimentos que contienen esa proteína. Si además unimos a ella otra proteína (como en la imagen superior) podremos seguirla fácilmente (es decir actúan como marcadores):

7 Gracias a la ingeniería genética se ha conseguido que puedan expresarse estas proteínas (u otras que no brillen) en cualquier tejido, tipo celular u orgánulo deseado. Lo que ha permitido estudiar in vivo gran cantidad de procesos biológicos que permanecían ocultos. Otra utilidad de estas proteínas es informar de procesos bioquímicos complejos con gran precisión como por ejemplo, comprobar la capacidad de algunos sistemas de proteínas para desagregar y replegar, básicamente arreglar, a otras proteínas. Algo clave para estudiar proteínas involucradas en evitar enfermedades como el Alzheimer, Parkinson, provocadas por priones como el mal de las vacas locas o algunos tipos de cáncer. La biotecnología ha recurrido, y lo seguirá haciendo, a la bioluminiscencia para resolver problemas concretos. Nada que ver con excentricidades ni investigaciones sin fundamento a las que a veces, por desconocimiento, se apunta. Esto no quita para que algunas empresas utilicen estas herramientas para producir souvenirs, como los peces fluorescentes para el hogar.

8 A estos ejemplares de pez cebra (Daniorerio) se les insertaron genes de proteínas fluorescentes diferentes. El resultado: peces de colores.

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