Por primera vez en la historia, científicos han logrado que células animales realicen fotosíntesis, una función que hasta ahora era exclusiva de las plantas y algunas algas. Este logro pionero, obtenido mediante la implantación de cloroplastos en células animales cultivadas en laboratorio, ha dado lugar a una nueva clase de híbridos, llamados “planimales”. Aunque el desarrollo de organismos fotosintéticos a gran escala aún está lejos, el descubrimiento abre las puertas a aplicaciones en medicina y producción de alimentos.
¿Cómo funciona la fotosíntesis en células animales?
La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas y las algas convierten la luz solar, el agua y el dióxido de carbono en carbohidratos, liberando oxígeno como subproducto. Para llevar a cabo esta función, utilizan cloroplastos, orgánulos especializados en captar la energía del sol. Este tipo de energía gratuita y sostenible ha sido un sueño para la ciencia aplicada en células animales, con el potencial de desarrollar sistemas de producción de carne cultivada en laboratorio o incluso aplicaciones médicas.
Sin embargo, un obstáculo importante ha impedido que este sueño se materialice esta fotosíntesis. El sistema inmunológico animal suele rechazar los cloroplastos como elementos extraños, destruyéndolos al poco tiempo de ser introducidos. Además, las células animales, que operan a una temperatura promedio de 37 °C, no suelen ser compatibles con cloroplastos, que funcionan óptimamente a temperaturas más bajas.
Para superar estos desafíos, el equipo de investigación utilizó cloroplastos extraídos de una alga roja llamada Cyanidioschyzon merolae, conocida como “schyzon”, que prospera en aguas termales volcánicas en Italia y puede realizar fotosíntesis a temperaturas superiores a los 37 °C. En lugar de introducir estos cloroplastos directamente en células animales, los científicos los mezclaron en un cultivo que luego sirvió de alimento para células de ovario de hámster chino.
Resultados prometedores y desafíos a futuro
Tras dos días de cultivo conjunto, aproximadamente el 1% de las células animales absorbieron siete o más cloroplastos, y otro 20% incorporó entre uno y tres. Estos cloroplastos mostraron actividad fotosintética durante dos días adicionales, lo que permitió a las células anfitrionas crecer más rápidamente, gracias al aporte de oxígeno y carbono generado por la fotosíntesis.
Aunque este avance es asombroso, las observaciones revelaron que los cloroplastos implantados comenzaron a descomponerse después de dos días y fueron destruidos por completo al cabo de cuatro días. Esto sugiere que, aunque el proceso es posible, se requiere más investigación para extender la vida de los cloroplastos en células animales y optimizar su funcionalidad.
Sachihiro Matsunaga, líder del estudio, destaca que las células “planimales” podrían tener un papel clave en la ingeniería de tejidos. En la producción de órganos artificiales y carne cultivada en laboratorio, uno de los grandes obstáculos es la falta de oxígeno entre las capas de células, que inhibe el crecimiento. Con la incorporación de cloroplastos en células animales, se podría suministrar oxígeno directamente mediante la irradiación de luz, creando un ambiente óptimo para la división y el crecimiento celular.
Además, esta tecnología tiene implicaciones significativas para la producción de alimentos sostenibles y la medicina regenerativa. Si bien la visión de ganado fotosintético aún es lejana, los avances en células “planimales” sugieren un futuro donde los cloroplastos podrían desempeñar un papel crucial en el desarrollo de tejidos cultivados que se alimenten parcialmente de la luz solar.
Es por ello que el equipo de Matsunaga considera que este hallazgo puede sentar las bases para una “transformación verde” en la biotecnología, donde las células animales fotosintéticas aporten soluciones sostenibles y contribuyan a una sociedad con menor huella de carbono. Aunque aún queda mucho por explorar y mejorar en esta técnica, el estudio representa un gran paso hacia una biotecnología inspirada en la naturaleza.
Publicado en Proceedings of the Japan Academy, Serie B, este innovador estudio marca el comienzo de una nueva era en la que la fotosíntesis y la ingeniería de células híbridas podrían dar lugar a soluciones revolucionarias en la biotecnología y la medicina del futuro.
Referencia:
- Proceedings of the Japan Academy, Serie B/ Incorporation of photosynthetically active algal chloroplasts in cultured mammalian cells towards photosynthesis in animals. Link.
