Un estudio reveló cómo algas que brillan en el océano podrían usarse para crear sistemas de iluminación sin electricidad

Una lámpara capaz de funcionar sin enchufes, baterías ni paneles solares, alimentada únicamente por la luz producida por organismos vivos microscópicos, es el desarrollo que consiguió un equipo de científicos de la Universidad de Colorado Boulder.

Según un estudio en la revista Science Advances, los investigadores lograron crear lámparas impresas en 3D impulsadas por algas bioluminiscentes, un avance que abre nuevas posibilidades para sistemas de iluminación independientes de la red eléctrica y con capacidad de capturar carbono mientras generan luz.

El organismo utilizado en la investigación es Pyrocystis lunula, un alga marina unicelular capaz de emitir destellos azules cuando es perturbada por el movimiento de las olas o el paso de embarcaciones.

Sin embargo, esa bioluminiscencia natural apenas se mantiene durante milisegundos. Frente a ello, los investigadores buscaron resolver un desafío concreto: extender la duración de esa emisión lumínica para hacer viable su aplicación práctica.

El truco estaba en la química

Los primeros intentos del equipo consistieron en replicar el estímulo mecánico que el alga recibe en el mar, algo así como aplastarla para imitar el efecto de las olas. Los resultados fueron negativos. “En realidad no respondían a eso”, señaló Giulia Brachi, coinventora del método y bioingeniera de la Universidad de Colorado en Boulder, en declaraciones reunidas por The Guardian.

Según detalló un informe de Smithsonian Magazine, el equipo cambió de estrategia y recurrió a la química. Investigaciones previas indicaban que ciertos compuestos podían activar la bioluminiscencia de P. lunula, de modo que los científicos sumergieron las algas en dos tipos de soluciones: una tan ácida como el jugo de tomate y otra tan básica como un jabón suave.

Ambas produjeron luz, pero con resultados distintos. La solución básica generó un brillo difuso y breve, señal de estrés celular. En cambio, la solución ácida permitió que las algas mantuvieran una luminosidad concentrada durante hasta 25 minutos.

“Fue un momento muy emocionante cuando encontramos el estimulante químico adecuado que permitió que la luz permaneciera encendida durante mucho tiempo. Esta es la primera vez que hemos descubierto cómo mantener la luminiscencia”, afirmó Brachi en un comunicado.

De las algas a la impresora 3D

Con ese hallazgo en mano, los investigadores dieron el siguiente paso: integrar las algas en un gel a base de agua apto para impresión en 3D.

El material tomó distintas formas, una media luna, una cuadrícula y el logotipo de la propia universidad, y los organismos se mantuvieron vivos dentro de esas estructuras durante cuatro semanas. Al finalizar ese período, las muestras tratadas con ácido conservaron el 75% de su luminosidad.

El proceso bioluminiscente que hace posible todo esto descansa en una enzima llamada luciferasa, presente en P. lunula. Esa enzima acelera una reacción entre el oxígeno y una molécula denominada luciferina, y la energía resultante se libera en forma de luz. El nombre luciferasa deriva del latín lucifer, que significa “portador de luz”.

Robots en el espacio y sensores de toxinas

Wil Srubar, coautor del estudio y científico de materiales de la Universidad de Colorado Boulder, describió el proyecto como una apuesta ambiciosa desde su concepción.

“Tenía curiosidad por saber si podríamos crear un mundo en el que no usáramos electricidad, sino que recurriéramos a la biología para producir luz. Este descubrimiento abre el camino para el desarrollo de otros materiales y dispositivos de luz biológica”, señaló en el comunicado de la universidad, citado por Smithsonian Magazine.

Las aplicaciones que los investigadores vislumbran van desde barras luminosas y pulseras brillantes hasta iluminación sin baterías para robots autónomos en las profundidades marinas o en el espacio. Si se descubre que P. lunula reacciona a otras sustancias químicas, el organismo podría funcionar también como sensor para detectar toxinas en el agua.

La dimensión ambiental del hallazgo no es menor. Las algas son fotosintéticas y absorben dióxido de carbono disuelto para producir su propio alimento. “Almacenamos carbono mientras producimos luz, mientras que, tradicionalmente, emitimos carbono para iluminar espacios”, subrayó Srubar.

Chris Howe, bioquímico de la Universidad de Cambridge que no participó en la investigación, señaló a The Guardian que trasladar una tecnología funcional en condiciones controladas de laboratorio hacia entornos reales será complejo, aunque consideró que el estudio representa un primer paso significativo.