Por primera vez, científicos han logrado lo que antes parecía una contradicción biológica: células animales capaces de realizar la fotosíntesis. Este avance, desarrollado en el Laboratorio de Biología Integrada de la Universidad de Tokio y publicado en J-STAGE, la plataforma que recopila investigaciones académicos japoneses, representa un cambio significativo en el campo de la biología y plantea aplicaciones potenciales en medicina y producción de alimentos. El equipo, dirigido por el profesor Sachihiro Matsunaga, ha conseguido integrar cloroplastos activos en células de mamíferos, logrando reacciones fotosintéticas similares a las de plantas y algas.
La fotosíntesis es un proceso bioquímico mediante el cual plantas, algas y algunas bacterias transforman la luz solar en energía química. Este fenómeno, fundamental para la vida en la Tierra, utiliza cloroplastos —orgánulos especializados en las células vegetales— para convertir la luz, agua y dióxido de carbono en oxígeno y glucosa, fuente de alimento para las plantas. En cambio, los organismos animales, incluidos los seres humanos, se sustentan a partir del consumo de oxígeno y la descomposición de los alimentos.
Durante años, el hecho de que la fotosíntesis estuviera limitada a organismos con cloroplastos parecía una barrera insuperable en biología. Desde la década de 1970, diversos científicos intentaron introducir esta capacidad en células animales, pero se encontraron con obstáculos importantes. Los cloroplastos, al ser reconocidos como material extraño, eran destruidos rápidamente por las células animales, lo que impidió obtener resultados estables. Adicionalmente, la mayoría de los cloroplastos funcionan a temperaturas de hasta 30°C, mientras que las células de mamíferos suelen cultivarse a 37°C, una diferencia que inhibía su actividad fotosintética en entornos celulares de animales.
Cloroplastos resistentes al calor: Un avance clave
Para superar estas barreras, el equipo de Matsunaga buscó cloroplastos que pudieran soportar temperaturas similares a las del cuerpo humano. Después de años de investigación, hallaron una solución en Cyanidioschyzon merolae, una alga roja primitiva que sobrevive en ambientes extremos como fuentes termales volcánicas a 42°C. Estas condiciones de vida extremas le permiten a esta alga realizar la fotosíntesis a temperaturas superiores a las de la mayoría de las plantas y algas comunes. Los cloroplastos aislados de Cyanidioschyzon merolae demostraron así una capacidad única para funcionar en las células de animales, superando una de las principales barreras de este tipo de investigación.
Cloroplastos adaptados de una alga roja primitiva sobreviven en células de mamíferos (Crédito: J-Stage)
El equipo extrajo y purificó los cloroplastos de esta alga, introduciéndolos en células de mamíferos, específicamente en células de ovario de hámster (CHO-K1), una línea celular comúnmente utilizada en investigación por su facilidad para aceptar materiales externos. Una vez en las células animales, estos cloroplastos pudieron mantener su estructura y mostrar actividad fotosintética durante al menos dos días.
INFOBAE