Científicos descubren un conjunto de enzimas para crear organismos brillantes

A la luz del día, Neonothopanus nambi es un hongo pardo bastante corriente. Pero una sorpresa se esconde detrás de la fachada gris: por la noche, el hongo se ilumina de un verde fantasmal. Neonothopanus nambi es una de las más de 100 especies de hongos que emiten luz. Aristóteles ya documentó este fenómeno, llamado bioluminiscencia, cuando describió un trebark brillante y podrido.

Ahora, los científicos han identificado por primera vez la vía bioquímica que permite que los hongos bioluminiscentes se iluminen, pero quisieron ir aún más lejos al colocar los tres genes necesarios para generar luminiscencia en una levadura no brillante, creando un eucariota artificialmente luminiscente.

Fyodor Kondrashov, profesor del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (IST Austria) fue coautor del estudio publicado en PNAS, dirigido por Ilia Yampolsky en el Instituto de Química Bioorgánica de la Academia de Ciencias de Rusia en Moscú.

Las luciérnagas revoloteando y las setas resplandecientes en el suelo del bosque son algunas de las pocas cosas que se pueden ver en una noche oscura en lo profundo del bosque brasileño. Ambos se comportan como luces nocturnas vivas gracias al proceso de bioluminiscencia, un fenómeno natural por el cual una sustancia llamada luciferina se oxida con la ayuda de la enzima luciferasa para emitir una luz.

La bioluminiscencia se encuentra en muchas especies, desde gusanos brillantes hasta peces de aguas profundas. Hasta ahora, sin embargo, la vía bioquímica que produce la luciferina no se entendía en ningún organismo, excepto en las bacterias. Esta falta de conocimiento dificultó los intentos de hacer que los organismos superiores, como los animales y las plantas, brillaran. Ahora, una colaboración internacional entre doce instituciones diferentes y dirigida por Ilia Yampolsky, con la participación de Fyodor Kondrashov, Louisa Gonzalez Somermeyer y su miembro anterior del grupo Karen Sarkisyan, identificó cómo brilla el eucariota Neonothopanus nambi.

Los científicos encontraron los genes clave responsables de la bioluminiscencia de Neonothopanus nambi. Mediante el análisis de bibliotecas y el análisis del genoma, el equipo identificó las enzimas que contribuyen a la síntesis de luciferina. Mostraron que la luciferina fúngica, el sustrato de la reacción de bioluminiscencia, está a solo dos pasos enzimáticos de un metabolito conocido, llamado ácido cafeico, que genera el hongo.

Al comparar los hongos que brillan con los que no lo hacen, el equipo de Kondrashov también descubrió cómo la duplicación de genes permitió que la bioluminiscencia evolucionara hace más de cien millones de años. Kondrashov dijo: “¿Por qué evolucionó?, ¿es benéfica la bioluminiscencia o simplemente un producto secundario? No lo sabemos todavía. Hay evidencias de que el brillo atrae a los insectos que distribuyen las esporas, pero no creo que eso sea así”.

Sabiendo cómo brillan los hongos bioluminiscentes, los investigadores encendieron eucariotas no bioluminiscentes. La inserción del gen que codifica la luciferasa en Neonothopanus nambi junto con otros tres genes cuyos productos forman la cadena que convierte el metabolito ácido cafeico en el sustrato para la reacción, la luciferina, en la levadura Pichia pastoris dio como resultado colonias brillantes de levaduras.

Este descubrimiento podría encontrar aplicaciones generalizadas, desde tejidos que informan cambios en su fisiología al iluminar hasta crear animales y plantas brillantes. “Si pensamos en escenarios de ciencia ficción en los que las plantas brillantes reemplazan las luces de la calle, lo tenemos todo, sería un gran avance.

Fuente: mundiario.com

¿Ya conoces nuestro canal de YouTube? ¡Suscríbete!