Impresión artística de una ciudad bioluminiscente iluminada por plantas bioluminiscentes y algas. Crédito:Signe Friis Schack, Allumen IVS
La forma en que producimos la luz ha cambiado sorprendentemente poco desde que Thomas Edison desarrolló la primera bombilla en 1879.
La bombilla LED ha reducido recientemente los costes de electricidad de forma significativa, pero siguen utilizando la misma fuente de energía y continúan contribuyendo al calentamiento global ya que la mayor parte de la electricidad todavía proviene de la quema de combustibles fósiles.
Necesitamos un nuevo método para producir luz que, en lugar de utilizar la electricidad convencional, utilice la propia energía de la naturaleza.
En los EE. UU., Unos pocos investigadores dedicados han estado investigando las algas bioluminiscentes durante algunos años, pero nunca han mapeado con éxito todo el sistema bioluminiscente dentro de las algas. En la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), estamos llevando a cabo la primera investigación danesa en esta área, y muestra que los organismos bioluminiscentes podrían algún día iluminar nuestras ciudades con una luz azul turquesa.
Sin embargo, hay algunos desafíos claros a resolver antes de que esto se convierta en una realidad. Es posible que necesitemos transferir genes de organismos bioluminiscentes a otros organismos verdes, quizás plantas superiores que puedan emitir luz de forma más eficaz.
Las microalgas iluminan la oscuridad
Las algas se encuentran en todas partes en la tierra y en el mar, y son inmensamente importantes para la vida tal como la conocemos.
Mucha gente asocia las algas con algas (macroalgas), pero, de hecho, la mayoría de las algas son microalgas. Estas algas son tan pequeñas que solo se pueden ver a través de un microscopio.
Algunos, los llamados dinoflagelados, Emite una luz azul intensa por la noche. Este fenómeno se conoce como bioluminiscencia, por el cual los organismos vivos producen luz a través de reacciones químicas.
Puedes verlo tú mismo en determinadas épocas del año en climas más cálidos, alrededor del ecuador desde Brasil hasta Australia.
Las algas bioluminiscentes iluminan la oscuridad. Esta luz azul brillante podría iluminar ciudades en el futuro. Crédito:Mikal Schlosser
Dos moléculas se encuentran y producen luz.
Aunque la gente ha observado este fenómeno en el océano durante más de 2 años, 500 años, todavía sabemos sorprendentemente poco sobre las algas involucradas y cómo producen la luz.
Las algas emiten una luz azul cuando se las agita. Tal como, cuando un depredador nada creando una corriente, o cuando las algas son golpeadas por olas en aguas costeras.
Dos moléculas son particularmente importantes para la producción de luz:luciferasa (una enzima) y luciferina (una molécula producida por fotosíntesis).
Cuando las algas registran una perturbación, se pone en marcha una cadena de procesos químicos celulares que provocan una caída del pH. Esto activa las enzimas luciferasa, que se unen a la luciferina y transfieren energía a la luciferina a través de un proceso conocido como oxidación. Es la liberación de energía de la luciferina que vemos como luz azul.
Hasta ahora solo se ha demostrado teóricamente y no a través de experimentos.
Célula solar biológica y lámpara viva en el mismo organismo
Las algas bioluminiscentes necesitan energía para emitir luz, al igual que su lámpara de noche que se conecta a una toma de corriente para acceder a la electricidad. Sin embargo, las algas obtienen su energía de otra fuente:el sol.
Utilizan la luz solar para producir energía a través de la fotosíntesis para llevar a cabo una amplia gama de procesos a nivel celular.
Puedes imaginar las algas como pequeñas lámparas individuales, alimentado por una célula solar. Se 'recargan' durante el día para poder emitir su luz azul durante la noche.
La enzima luciferasa (Pacman amarillo) se activa a pH 6. Se une a la luciferina (cuña verde), transfiriendo energía a través de la oxidación, que se emite como luz azul. Crédito:Signe Friis Schack, Allumen IVS
Hay varios animales bioluminiscentes, hongos y bacterias. Todos ellos requieren alimentos para producir la energía necesaria para iluminar. Las algas aprovechan la luz solar y el dióxido de carbono (CO2):dos inagotables, Amigable con el medio ambiente, Fuentes de energía neutras en CO2.
Ciudades sostenibles con luz viva
Usamos una gran proporción de electricidad para iluminar nuestros hogares, carreteras, aparcamientos, etc. Esta electricidad proviene en gran parte de la quema de combustibles fósiles, lo que aumenta la cantidad de CO2 en la atmósfera e impulsa el calentamiento global. Por lo tanto, necesitamos una fuente de luz más sostenible.
Las microalgas crecen en agua salada, pero mientras crezcan en un recipiente cerrado pueden funcionar como una lámpara biológica, que podrían usarse como bombillas para iluminar nuestras ciudades, escaparates, edificios carreteras, y aparcamientos.
Las algas bioluminiscentes son la primera etapa en el desarrollo de la luz biológica, pero existen algunos desafíos claros al usar algas en una lámpara. Es necesario mover las algas antes de que se iluminen, que es problemático en una lámpara. Es más, solo se iluminan durante un período relativamente corto debido a la limitación de energía.
Se necesita más investigación para desarrollar bio-lámparas
Producir lámparas biológicas que puedan iluminar durante la noche sin movimiento significa que debemos pensar en líneas completamente nuevas.
Ahora, estamos tratando de averiguar con precisión qué genes se utilizan para emitir luz y luego transferir estos genes a otros organismos fotosintéticos para producir una planta bioluminiscente que pueda emitir luz durante toda la noche.
Todavía no hemos llegado a ese punto y se necesitarán muchos años de investigación. Pero imagina entrar en una ciudad en el futuro bañada por una luz azul producida por plantas.
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de ScienceNordic, la fuente confiable de noticias científicas en inglés de los países nórdicos. Lea la historia original aquí.
