La capacidad de las plantas para convertir la luz photo voltaic en alimento es un superpoder envidiable. Ahora, los investigadores han demostrado que pueden lograr que las células animales hagan lo mismo.
La fotosíntesis en plantas y algas se realiza mediante pequeños orgánulos conocidos como cloroplastos, que convierten la luz photo voltaic en oxígeno y energía química. Si bien los orígenes de estas estructuras son confusos, los científicos creen que pueden haber sido bacterias fotosintéticas absorbidas por células primordiales.
Nuestros antepasados no tuvieron tanta suerte, pero ahora investigadores de la Universidad de Tokio han logrado reescribir la historia evolutiva. En un artículo recienteel equipo informó que habían implantado con éxito cloroplastos en células de hámster donde generaban energía durante al menos dos días mediante el proceso de transporte de electrones fotosintético.
“Hasta donde sabemos, esta es la primera detección reportada de transporte de electrones fotosintéticos en cloroplastos implantados en células animales”, dijo el profesor Sachihiro Matsunaga en un comunicado de prensa.
“Pensábamos que los cloroplastos serían digeridos por las células animales pocas horas después de su introducción. Sin embargo, lo que encontramos fue que continuaron funcionando hasta dos días y que se produjo el transporte de electrones de la actividad fotosintética”.
Algunos animales ya han logrado beneficiarse de los beneficios de la fotosíntesis, en specific las almejas gigantes, que albergan algas en una relación simbiótica. Y no es la primera vez que la gente intenta añadir capacidades fotosintéticas a diferentes tipos de células. Estudios anteriores habían logrado realizar una especie de quimera entre cianobacterias fotosintéticas y células de levadura.
Pero trasplantar cloroplastos a células animales es un desafío mayor. Uno de los principales obstáculos que enfrentaron los investigadores es que la mayoría de los cloroplastos de algas se vuelven inactivos por debajo de los 37 grados Celsius (98,6 grados Fahrenheit), pero las células animales deben cultivarse a estas temperaturas más bajas.
Esto los llevó a escoger cloroplastos de un tipo de alga llamada Cyanidioschyzon merolae, que vive en aguas termales volcánicas y altamente ácidas. Si bien prefiere temperaturas de alrededor de 42 grados Celsius (107,6 grados Fahrenheit), permanece activo a temperaturas mucho más bajas.
Después de aislar los cloroplastos de las algas e inyectarlos en células de hámster, los investigadores los cultivaron durante varios días. Durante ese tiempo, comprobaron la actividad fotosintética utilizando pulsos de luz y tomaron imágenes de las células para determinar la ubicación y estructura de los cloroplastos.
Descubrieron que los orgánulos seguían produciendo energía después de dos días. Incluso descubrieron que las llamadas células “planimales” crecían más rápido que las células normales de hámster, lo que sugiere que los cloroplastos proporcionaban una fuente de carbono que actuaba como flamable para las células huésped.
También descubrieron que muchos de los cloroplastos habían migrado para rodear los núcleos de las células, y alrededor de los cloroplastos también se habían reunido orgánulos conocidos como mitocondrias que convierten los carbohidratos en energía que la célula puede utilizar. El equipo sugiere que podría haber algún tipo de intercambio químico entre estas estructuras subcelulares, aunque necesitarán estudios futuros para confirmarlo.
Sin embargo, después de dos días, los cloroplastos comenzaron a degradarse y, al cuarto día, la fotosíntesis parecía haberse detenido. Esto probablemente se deba a que las células animales digieren los orgánulos desconocidos, pero los investigadores dicen que los ajustes genéticos en las células animales podrían potencialmente evitar la digestión.
Si bien la investigación podría evocar visiones de ciencia ficción de humanos con piel verde que sobreviven solo con la luz photo voltaic, el equipo cube que las aplicaciones más probables son en la ingeniería de tejidos. El tejido cultivado en laboratorio generalmente consta de varias capas de células y puede resultar difícil hacer llegar oxígeno profundamente al tejido.
“Al mezclar células implantadas con cloroplasto, se podría suministrar oxígeno a las células a través de la fotosíntesis, mediante irradiación de luz, mejorando así las condiciones dentro del tejido para permitir el crecimiento”, dijo Matsunaga.
No obstante, la investigación es un gran avance que reescribe muchas de nuestras suposiciones sobre las posibles formas de vida. Y si bien puede ser una perspectiva lejana, abre la tentadora posibilidad de que algún día se les dé a los animales las capacidades de las plantas que funcionan con energía photo voltaic.
Crédito de la imagen: R. Aoki, Y. Inui, Y. Okabe et al. 2024/ Actas de la Academia de Japón, Serie B
