Las ciudades del futuro podrían estar iluminadas por algas

Sorprendentemente, la forma en que producimos luz ha cambiado poco desde que Thomas Edison desarrolló la primera bombilla en 1879.

La bombilla LED recientemente redujo significativamente los costos de electricidad, pero todavía usan la misma fuente de energía y continúan contribuyendo al calentamiento global, ya que la mayor parte de la electricidad aún proviene de la quema de combustibles fósiles.

Necesitamos un nuevo método para producir luz que en lugar de utilizar electricidad convencional utilice la propia energía de la naturaleza.

En los EE. UU., algunos 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 realizando la primera investigación danesa en esta área, y muestra que los organismos bioluminiscentes algún día podrían iluminar nuestras ciudades con una luz azul turquesa.

Sin embargo, existen algunos desafíos claros que resolver antes de que esto se convierta en una realidad. Es posible que necesitemos transferir genes de organismos bioluminiscentes a otros organismos verdes, tal vez plantas superiores que podrán emitir luz de manera más efectiva.

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 las algas marinas (macroalgas), pero en realidad la mayoría de las algas son microalgas. Estas algas son tan pequeñas que solo puedes verlas a través de un microscopio.

Algunos de ellos, los llamados dinoflagelados, emiten una fuerte luz azul por la noche. Este fenómeno se conoce como bioluminiscencia, por el cual los organismos vivos producen luz a través de reacciones químicas.

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Aunque la gente ha observado este fenómeno en el océano durante más de 2500 años, todavía sabemos muy poco sobre las algas involucradas y cómo producen luz.

Las algas emiten una luz azul cuando se agitan. Por ejemplo, cuando un depredador nada creando una corriente, o cuando las algas son golpeadas por las olas en las aguas costeras.

Dos moléculas son particularmente importantes para la producción de luz: la luciferasa (una enzima) y la luciferina (una molécula producida por la fotosíntesis).

Cuando las algas registran una perturbación, se pone en marcha una cadena de procesos químicos celulares que hacen que el pH baje. 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 experimentalmente.

Las algas bioluminiscentes necesitan energía para emitir luz, al igual que la lámpara de noche que se conecta a un tomacorriente 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, alimentadas por una celda solar. Se 'recargan' durante el día para poder emitir su luz azul durante toda la noche.

Hay una serie de 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 fuentes de energía inagotables, respetuosas con el medio ambiente y neutras en CO2.

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Utilizamos una gran proporción de electricidad para iluminar nuestros hogares, carreteras, aparcamientos, etc. Esta electricidad proviene en gran medida de la quema de combustibles fósiles, lo que aumenta la cantidad de CO2 en la atmósfera y provoca el calentamiento global. Por lo tanto, necesitamos una fuente de luz más sostenible.

Las microalgas crecen en agua salada, pero siempre que crezcan en un recipiente cerrado pueden funcionar como una lámpara biológica, que podría 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. Las algas deben moverse antes de que se iluminen, lo cual es problemático en una lámpara. Además, solo iluminan durante un período relativamente corto debido a la limitación de energía.

Producir lámparas biológicas que puedan iluminar durante toda la noche sin movimiento significa que debemos pensar en líneas completamente nuevas.

En este momento, 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 allí y llevará muchos años de investigación. Pero imagínense, adentrarse en una ciudad del futuro bañada por una luz azul producida por las plantas.

---------------- Lea este artículo en danés en ForskerZonen, parte de Videnskab.dk

Kristian Ejlsted fundó Allumen IVS, que vende algas bioluminiscentes para su uso en la enseñanza como kit educativo y para clientes que desean cultivar sus propias algas bioluminiscentes en casa.

Traducido por: Catherine Jex

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