Hablamos de bioluminiscencia cuando nos referimos a la cualidad que algunos organismos vivos tienen de producir luz. Para la Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica de EE.UU. (NOAA), se trata de "uno de los fenómenos más increíbles de la naturaleza", a la par de un terreno "misterioso", perfecto para propiciar nuevos descubrimientos. En ese contexto, una de las líneas de investigación abiertas es hasta qué punto podemos utilizar la bioluminiscencia como fuente principal de iluminación para algunos usos concretos. O incluso para alumbrar nuestras ciudades.

El tema genera debate. Pero de momento la ciencia lo está abordando desde tres niveles distintos. El primero de ellos, obvio, sería aprovechar los organismos que ya tienen esta cualidad de manera natural. "Las plantas bioluminiscentes brillan gracias a reacciones químicas específicas en las que se involucran luciferinas (moléculas emisoras de luz) y luciferasas (enzimas que catalizan la reacción)", relata José Miguel Mulet, catedrático de biotecnología en la Universidad Politécnica de Valencia e investigador en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP).

Mulet pone varios ejemplos de organismos bioluminiscentes en la naturaleza. En el medio marino hay algunas especies de medusas, crustáceos e incluso peces -que establecen simbiosis con bacterias u hongos luminiscentes-, que utilizan esta cualidad para atraer a su pareja o a posibles presas. En el medio terrestre y animal hay que hablar de las luciérnagas, que emiten luz con una función principalmente reproductiva. Aunque también encontramos hongos como Armillaria mellea o Neonothopanus gardneri, que son especies "relativamente raras, que suelen encontrarse en ecosistemas específicos como bosques tropicales".

En Bioo, una empresa centrada en ofrecer soluciones basadas en la naturaleza y en la tecnología para crear los "primeros edificios y las ciudades biotecnológicas", trabajan con 58 especies de hongos bioluminiscentes. Sin embargo, han observado que la luz que emiten es "bastante tenue", así que han decidido centrar su atención y sus esfuerzos en desarrollar un compuesto fosforescente biocompatible que se aplica a "casi cualquier planta" para volverla bioluminiscente. Bienvenidos al segundo nivel.

"Lo bueno del compuesto es que podemos utilizarlo en plantas locales sin modificarlas de ninguna manera, y la luz que emiten es mucho más consistente que la que emiten los hongos luminiscentes de forma natural. Se aplica sobre la dermis de la planta, tarda 24 horas en activarse y 'crece' con la propia planta, que puede así emitir luz toda su vida, con muy poco mantenimiento y sin producir ningún efecto negativo en el ecosistema", asegura Pablo Vidarte, CEO de Bioo. Con todo, hay un tercer nivel, que de acuerdo con Mulet es el más "prometedor". Se trata de modificar las plantas genéticamente para hacerlas bioluminiscentes.

"Se suelen transferir genes de bacterias, hongos o animales bioluminiscentes a las plantas. Lo más común es utilizar la proteína GFP, que se obtiene a partir de una medusa. Recientemente, algunos avances han usado moléculas similares a la luciferina presentes en hongos bioluminiscentes, lo que ha simplificado la integración del sistema en plantas. Sin embargo, la intensidad de la luz que producen estas plantas actualmente sigue siendo débil, generalmente menor que la de una bombilla estándar. Aunque se están optimizando, la luz emitida es suficiente para ser visible en la oscuridad, pero todavía no alcanza niveles prácticos para iluminación funcional en grandes espacios", detalla Mulet.

En Bioo confían en esta técnica. "Nosotros ya hemos trabajado en laboratorio con algunas plantas genéticamente modificadas que son luminiscentes. Realizamos este trabajo con genes no dominantes, para que prevalezcan las especies originales. Esta línea está todavía en desarrollo, y a la espera de que haya una legislación clara al respecto en Europa", apunta Vidarte.

El potencial de la bioluminiscencia

"A la hora de seleccionar especies bioluminiscentes para el alumbrado urbano, hay que tener en cuenta varios factores cuidadosamente. Por ejemplo, los organismos seleccionados deben ser fáciles de cultivar, requerir un mínimo de recursos y tener poco o ningún impacto medioambiental. Sin embargo, la mayoría de los organismos naturales no cumplen estos criterios. Por ejemplo, algunas microalgas sólo brillan cuando reciben una descarga física, o sólo crecen bien a determinadas temperaturas y entornos. Por lo tanto, estamos estudiando cómo introducir genes bioluminiscentes heterólogos en organismos que sean fáciles de cultivar y controlar, y que implementen las características deseadas".

La explicación es de Jae-Seong Yang, experto del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG), donde también tienen proyectos en marcha para estudiar el uso de la bioluminiscencia como fuente de luz en las ciudades. Según cuenta, la ventaja de esto es que es una solución ecológica, que no necesita electricidad y requiere un mantenimiento mínimo, a la par que elimina riesgos como el peligro de incendios o cortocircuitos eléctricos. Un enfoque que podría ser especialmente beneficioso para los habitantes de países en desarrollo o con recursos limitados. En Bioo calculan que implementar estas soluciones reduciría el consumo eléctrico en 90% y la contaminación lumínica en un 95%.

Así que la pregunta es obligada: ¿qué potencial tiene realmente la bioluminiscencia?. "Nuestras técnicas aplicadas a un parque, por ejemplo, servirían para iluminarlo de manera que pudieras transitar por él prescindiendo de luces artificiales. Y estamos dando los primeros pasos hacia instalaciones cada vez más grandes, como la que construimos en estos momentos en el exterior de nuestra sede de Arabia Saudí, en Riad. Por supuesto, estamos trabajando en proyectos bastantes grandes, algunos de edificios y ciudades enteras", relata Vidarte.

Sin embargo, Yang rebaja un poco esas expectativas: "Es poco probable que las plantas bioluminiscentes sustituyan por completo a sistemas de iluminación como los LED. Pero esta tecnología está en constante desarrollo, y los avances podrían permitir que las plantas bioluminiscentes se utilizaran para fines específicos, como iluminar señales de tráfico, muros o fuentes en espacios públicos para crear efectos visualmente impactantes. Además, el concepto podría servir como sistema inspirador e imaginativo. La gente podría verlo en sus hogares o espacios públicos. Quizá en el futuro incluso podamos tener árboles de Navidad que brillen sin electricidad".

Mulet opina parecido: "Es plausible que las plantas bioluminiscentes se utilicen en el futuro como iluminación decorativa o para señalización en entornos urbanos. Sin embargo, para reemplazar fuentes de luz convencionales, primero se debe aumentar significativamente la intensidad y duración del brillo, lo que todavía está en desarrollo. Hace unos años se anunció como algo que estaba ya a punto, pero la tecnología todavía no ha respondido. El único desarrollo comercial basado en la bioluminiscencia son los peces de acuario glofish, que se venden en estados unidos y son luminiscentes por incorporar una proteína de medusa".  

Por ello, el experto habla de que estas tecnologías aún están en sus "etapas iniciales", aunque apostilla que llevan "20 años en ese punto". Aún así, admite que hay "avances prometedores" aunque lejos aún de aplicaciones comerciales masivas, principalmente debido a limitaciones en la intensidad lumínica y a los costos. "No obstante, gracias a los últimos avances en biología molecular, principalmente en modelado de proteínas y técnicas de secuenciación masiva, esperamos que el avance sea más rápido", concluye.