Tendencias Científicas
Investigadores de la Universidad de California en Irvine, dirigidos por Atrouli Chatterjee, en colaboración con otros científicos de Estados Unidos y Japón, han dado un significativo paso para acercar la ciencia ficción a la realidad: se han inspirado en una especie de calamar para hacer invisibles células humanas.
La célula es el elemento más pequeño de un organismo que puede considerarse vivo. En el ser humano hay cientos de billones de células y tienen un tamaño medio de 10 micras: cada micra equivale a la milésima parte de un milímetro. Gracias a una célula se cree que se originó el primer organismo vivo en la Tierra.
Las células, al igual que cualquier otro objeto, son visibles porque reflejan la luz: cuando se dispersa, la luz forma la imagen de un objeto o una célula, aunque las células, por su tamaño, no pueden observarse a simple vista.
La visibilidad de las células humanas es lo que han conseguido suprimir los científicos de California: las dotaron de la capacidad de alterar la reflexión de la luz y, en consecuencia, de volverse transparentes incluso al microscopio.
El resultado lo obtuvieron estudiando las células de una especie de calamar llamada Doryteuthis opalescens: gracias a una proteína, llamada reflectina, puede cambiar de color o hacer que ciertas partes de su cuerpo sean invisibles.
Lo consigue porque la reflectina tiene la capacidad de modificar la reflexión de la luz: crea pequeñas partículas circulares que dispersan la luz. En consecuencia, aunque el calamar no desaparece, crea la ilusión óptica de que no está: se confunde con el entorno.
Mismo efecto en humanos
Lo que hicieron los investigadores es añadir el gen de la reflectina a las células humanas y consiguieron el mismo resultado, sin alterar su condición vital.
De esta forma consiguieron células humanas capaces de controlar la difusión, la reflexión y la absorción de la luz: modificadas con reflectina, las células humanas reaccionan de la misma forma que las del calamar.
El logro conseguido no se queda ahí: cambiando el tamaño de las partículas circulares que genera la reflectina, el sistema permite a las células humanas adaptarse también a las condiciones del entorno y camuflarse ante estímulos externos, tal como hace también el calamar.
Alterando las condiciones salinas del entorno, las células humanas pueden incluso volverse transparentes u opacas a simple vista: eso significa que el grado de transparencia de las células humanas puede ajustarse a voluntad.
Aplicaciones
Los investigadores señalan que disponer de tejidos y células transparentes permitirá estudiar procesos celulares y biológicos en tiempo real, como el transporte y la secreción de vesículas, bajo el microscopio.
Asimismo, estos resultados abren posibilidades a diversas aplicaciones relacionadas con la bioingeniería y la ciencia de materiales, que investiga la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales con aplicaciones en ingeniería química, mecánica, civil y eléctrica.
El objetivo final de los autores es conseguir piel humana que pueda volverse transparente, lo que podría tener implicaciones para la cirugía estética o la imagen celular.
Sin embargo, este propósito será algo complicado porque los gránulos de reflectina cambian la estructura de las células y todavía no se sabe cómo estos cambios pueden afectar a otras células.
Además, una cosa es conseguir la invisibilidad de unas pocas células en un laboratorio, que lograr lo mismo con los billones de células del cuerpo humano, para hacerlo invisible. Esto sigue perteneciendo al campo de la ciencia ficción.
La célula es el elemento más pequeño de un organismo que puede considerarse vivo. En el ser humano hay cientos de billones de células y tienen un tamaño medio de 10 micras: cada micra equivale a la milésima parte de un milímetro. Gracias a una célula se cree que se originó el primer organismo vivo en la Tierra.
Las células, al igual que cualquier otro objeto, son visibles porque reflejan la luz: cuando se dispersa, la luz forma la imagen de un objeto o una célula, aunque las células, por su tamaño, no pueden observarse a simple vista.
La visibilidad de las células humanas es lo que han conseguido suprimir los científicos de California: las dotaron de la capacidad de alterar la reflexión de la luz y, en consecuencia, de volverse transparentes incluso al microscopio.
El resultado lo obtuvieron estudiando las células de una especie de calamar llamada Doryteuthis opalescens: gracias a una proteína, llamada reflectina, puede cambiar de color o hacer que ciertas partes de su cuerpo sean invisibles.
Lo consigue porque la reflectina tiene la capacidad de modificar la reflexión de la luz: crea pequeñas partículas circulares que dispersan la luz. En consecuencia, aunque el calamar no desaparece, crea la ilusión óptica de que no está: se confunde con el entorno.
Mismo efecto en humanos
Lo que hicieron los investigadores es añadir el gen de la reflectina a las células humanas y consiguieron el mismo resultado, sin alterar su condición vital.
De esta forma consiguieron células humanas capaces de controlar la difusión, la reflexión y la absorción de la luz: modificadas con reflectina, las células humanas reaccionan de la misma forma que las del calamar.
El logro conseguido no se queda ahí: cambiando el tamaño de las partículas circulares que genera la reflectina, el sistema permite a las células humanas adaptarse también a las condiciones del entorno y camuflarse ante estímulos externos, tal como hace también el calamar.
Alterando las condiciones salinas del entorno, las células humanas pueden incluso volverse transparentes u opacas a simple vista: eso significa que el grado de transparencia de las células humanas puede ajustarse a voluntad.
Aplicaciones
Los investigadores señalan que disponer de tejidos y células transparentes permitirá estudiar procesos celulares y biológicos en tiempo real, como el transporte y la secreción de vesículas, bajo el microscopio.
Asimismo, estos resultados abren posibilidades a diversas aplicaciones relacionadas con la bioingeniería y la ciencia de materiales, que investiga la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales con aplicaciones en ingeniería química, mecánica, civil y eléctrica.
El objetivo final de los autores es conseguir piel humana que pueda volverse transparente, lo que podría tener implicaciones para la cirugía estética o la imagen celular.
Sin embargo, este propósito será algo complicado porque los gránulos de reflectina cambian la estructura de las células y todavía no se sabe cómo estos cambios pueden afectar a otras células.
Además, una cosa es conseguir la invisibilidad de unas pocas células en un laboratorio, que lograr lo mismo con los billones de células del cuerpo humano, para hacerlo invisible. Esto sigue perteneciendo al campo de la ciencia ficción.
Esquema de la invisibilidad, desde la ciencia ficción hasta el modelo biológico (calamar) y el resultado obtenido en laboratorio. Universidad de California en Irvine.
Largo camino
Esta tecnología complementa otras anteriores que han conseguido, por ejemplo, crear órganos humanos completamente transparentes, o cerebros de ratón invisibles aplicando un detergente que elimina los lípidos que bloquean la luz.
También se ha conseguido convertir en transparentes a ratones muertos. El objetivo de todas estas tentativas es conocer mejor cómo funcionan los organismos vivos y descubrir qué aplicaciones podrían tener estos descubrimientos en las personas.
A niveles más amplios, la invisibilidad ha sido objeto en el pasado de investigaciones más complejas: se ha conseguido, por ejemplo, manipulando ondas luminosas, y también con ondas acústicas, o mediante una técnica conocida como óptica de transformación, capaz de ocultar un avión o un submarino, entre otras realizaciones que, como la de los investigadores de California, acercan cada vez más la tecnología a la ciencia ficción.
Esta tecnología complementa otras anteriores que han conseguido, por ejemplo, crear órganos humanos completamente transparentes, o cerebros de ratón invisibles aplicando un detergente que elimina los lípidos que bloquean la luz.
También se ha conseguido convertir en transparentes a ratones muertos. El objetivo de todas estas tentativas es conocer mejor cómo funcionan los organismos vivos y descubrir qué aplicaciones podrían tener estos descubrimientos en las personas.
A niveles más amplios, la invisibilidad ha sido objeto en el pasado de investigaciones más complejas: se ha conseguido, por ejemplo, manipulando ondas luminosas, y también con ondas acústicas, o mediante una técnica conocida como óptica de transformación, capaz de ocultar un avión o un submarino, entre otras realizaciones que, como la de los investigadores de California, acercan cada vez más la tecnología a la ciencia ficción.
Referencia
Cephalopod-inspired optical engineering of human cells. Atrouli Chatterjee et al. Nature Communications volume 11, Article number: 2708 (2020). DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-020-16151-6
Cephalopod-inspired optical engineering of human cells. Atrouli Chatterjee et al. Nature Communications volume 11, Article number: 2708 (2020). DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-020-16151-6
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