Y se hizo la luz: las bacterias bioluminiscentes y sus aplicaciones

Portada: Pez víbora creado por Cinzah Merkens. Foto de Benj Brooking (Fuente: https://www.sbs.com.au/topics/science/nature/article/2016/03/17/painting-bacteria-art-meets-glow-dark-microbes)

Un enorme barco surca las cristalinas aguas del Caribe. Se trata de un crucero con más de 2000 pasajeros a bordo. En el día, el sol intenso hace brillar la superficie del agua y da realce a la inmensidad del océano, admirado por los innumerables turistas a bordo. En la noche, la oscuridad no intimida a los viajeros, pues las brillantes luces dentro del barco ambientan las fiestas y la diversión nocturna.

A miles de kilómetros bajo la superficie del océano, la vida es muy distinta. Aún en el día, la luz solar no llega a tanta profundidad y el entorno está rodeado de una oscuridad impenetrable. O casi.

La naturaleza, como la mayoría de las veces, siempre tiene una forma de sorprendernos. En la oscuridad más profunda surgen microorganismos que emiten luz, solos o asociados con otros organismos a los cuales ayudan a comunicarse, reproducirse o defenderse. Se trata del fenómeno conocido como bioluminiscencia.

Biolumini…¿qué?

La bioluminiscencia es el fenómeno mediante el cual los organismos vivos emiten luz. En el mar es una de las principales fuentes de luz en las aguas profundas, además de influenciar la dinámica y comportamiento del ecosistema. En la naturaleza, la capacidad de producir luz se encuentra en organismos marinos, algunas especies de bacterias, hongos e insectos en tierra firme.

Medusas bioluminiscentes. Foto de Ryutaro Tsukata en Pexels.com

Desde el inicio de los estudios en 1667 hasta la actualidad, la bioluminiscencia se ha consolidado como  una herramienta biotecnológica poderosa para la visualización de algunos procesos bioquímicos que ocurren en las células vivas, entre otras aplicaciones.

Bacterias que brillan

Las bacterias bioluminiscentes son mayoritariamente simbiontes y viven en sus organismos hospederos, como la bacteria Aliivibrio fischeri en el calamar hawaiano. También existen algunas especies de vida libre. La bioluminiscencia en bacterias está regulada por los acertadamente denominados genes lux. La maquinaria bioquímica responsable de la bioluminiscencia en bacterias es conservada entre especies, es decir que ocurre mediante el mismo mecanismo sin importar la especie de bacteria.

Calamar hawaiano visto en la oscuridad. Se observan varios puntos de luz emitida por la bacteria simbionte Aliivibrio fischeri. (Fuente: https://misanimales.com/simbiosis-en-el-mundo-animal-el-calamar-bioluminiscente/)

La bioluminiscencia está directamente relacionada a la respiración celular, por lo que cualquier toxina que interfiera con la respiración en las bacterias, va a interferir con la emisión de luz. De esa manera, las bacterias bioluminiscentes pueden utilizarse como biosensores en estudios ecotoxicológicos para detectar diversas concentraciones de compuestos tóxicos. Cupriavidus metallidurans, por ejemplo, responde a varios contaminantes como cinc, cadmio, cobre, cromo, plomo y níquel en suelos contaminados. Estos estudios pueden llevarse a cabo en los ecosistemas acuáticos como también en las industrias láctea y piscícola para rastrear contaminantes en los alimentos.

Bacteriarte y otras aplicaciones

Las bacterias bioluminscentes no han pasado desapercibidas al ojo agudo de los artistas y son un novedoso material para crear obras de arte vivas y únicas. Otras industrias también se han visto interesadas. Un ejemplo es Glowere, una empresa start-up francesa fundada en 2014 que usa bacterias bioluminiscentes para desarrollar lámparas como una forma de iluminación sostenible.

“Rabbit: Stage 1"
“Conejo: escenario 1”, obra de Hunter Cole creada con bacterias bioluminiscentes (Fuente: https://www.interaliamag.org/articles/hunter-cole-living-light-bioluminescent-art/)

¡Por un futuro brillante para las bacterias bioluminiscentes! 😀

Referencias

Ramesh, C., & Mohanraju, R. (2021). Isolation and characterization of marine bioluminescent bacteria for toxicity bioassays and biotechnological applications, Brazilian Journal of Microbiology (2021) 52: 1191–1199.

Sharifian, S., Homaei, A., Hemmati, R., & Khajeh, K. (2017). Light emission miracle in the sea and preeminent applications of bioluminescence in recent new biotechnology. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 172(May), 115–128.

Syed, A. J., & Anderson, J. C. (2021). Applications of bioluminescence in biotechnology and beyond. Chemical Society Reviews, 50(9), 5668–5705.

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