Petunias que resplandecen como luciérnagas
Cómo un equipo de científicos logró optimizar las proteínas clave de la bioluminiscencia fúngica para crear plantas decorativas nocturnas.
La biotecnología rara vez cuenta con un producto de consumo masivo. Algo que se venda como un gadget directamente del fabricante al usuario final. Que sea lo suficientemente llamativo como para ser adquirido por cualquier ciudadano.
Ahora, por 29 dólares más gastos de envío (solo en EE. UU.) podrías adquirir petunias cuyas flores resplandecen de color verde en la oscuridad. Las “Firefly Petunia”, desarrolladas y comercializadas por la start-up norteamericana Light Bio, empezarán a distribuirse en quincena de abril. ¿Cómo las desarrollaron y que retos plantean desde el punto de vista de la regulación?
Proteínas reporteras
En la naturaleza existen varias especies de insectos, hongos, bacterias, animales marinos, etc., que producen luz por sí mismos (fluorescencia y bioluminiscencia). Pero ninguna planta.
Hace una década se lanzó un proyecto en Kickstarter, un portal de crowdfunding, que buscaba recaudar 65 000 dólares para crear plantas con brillo propio y “generar iluminación natural y sostenible”. Tuvo una amplia cobertura en los medios. En menos de dos meses consiguió ocho veces más de lo planificado (484 000 dólares). Sin embargo, cuatro años después de lanzado el proyecto, no obtuvieron ninguna planta bioluminiscente. Sus patrocinadores solo recibieron un musgo aromático.
Típico de cualquier emprendimiento tecnológico. Una idea aparentemente brillante, que recibe fondos para ejecutarla, y que terminan en un rotundo fracaso por no saber materializarla.
Pero en este caso parecía viable. Biomoléculas que emiten luz se han usado por décadas en los laboratorios de biología molecular. Se usan como marcadores o “reporteros” para estudiar la función de los genes y los procesos fisiológicos. La luz que emiten indicará en qué momento y lugar un gen está activo. Estos reporteros normalmente son proteínas fluorescentes. Es decir, moléculas que absorben radiación de una longitud de onda más energética (p. ej. luz ultravioleta) y la reemiten con otra menos energética (p. ej. luz verde).
El siguiente video muestra el uso de tres proteínas fluorescentes en el desarrollo del pez cebra: naranja (melanocitos, o células que producen pigmentos), azul (membranas celulares de la piel mostrando la típica forma de escamas) y verde (la línea lateral).
A inicios del siglo XXI, investigadores taiwaneses desarrollaron peces que poseían proteínas fluorescentes verde y roja. Si bien serían aplicados como biosensores para determinar la contaminación del agua, el llamativo brillo no pasó desapercibido y le dieron un uso ornamental. Esto fue replicado en EE. UU. por la empresa GloFish y actualmente comercializan diversos peces fluorescentes que se pueden encontrar en acuarios de todo el mundo (también en Perú). Las proteínas fluorescentes dejaron de ser solo reporteras.
Generar luz propia
La cuestión con las proteínas fluorescentes es que requieren de luz para que brillen. Pero no cualquier luz, sino una de muy alta energía: la radiación ultravioleta (UV) o también conocida como “luz negra” (que se usa para identificar billetes falsos). Pero otro tipo de proteínas —enzimas, para ser exactos— sí pueden generar luz propia.
La bioluminiscencia se produce de forma natural cuando el oxígeno reacciona con una sustancia llamada luciferina, con la ayuda de la enzima luciferasa, para producir energía en forma de luz. De esta forma las luciérnagas emiten su resplandor.
En 1986, investigadores de la Universidad de California utilizaron el gen de la luciferasa para medir la actividad de otros genes en células y plantas de zanahoria y tabaco. Sin embargo, para expresar la bioluminiscencia debía añadirse luciferina y ATP al sustrato de crecimiento. Y esto es un problema. La luciferina es muy cara (50 mg pueden constar 1500 dólares), incluso tóxica para la planta. Por ello nunca fue popular como gen reportero.
Un hongo tiene la clave
Durante el día, las zetas marrones de Neonothopanus nambi son bastante anodinas. Pero llegada la noche, brillan de un verde fantasmal. A fines de 2018, científicos rusos identificaron por primera vez la ruta bioquímica que le permite estos hongos ser bioluminiscentes. En especial, caracterizaron las enzimas que contribuyen con la síntesis de luciferina —el sustrato clave para emitir la luz— a partir del ácido cafeico (molécula que también está presente en todas las plantas).
Empleando evolución dirigida e ingeniería genética, introdujeron a las petunias las versiones optimizadas de los cuatro genes que necesarios para producir y reciclar la luciferina, y generar un brillo autónomo y más intenso que de los propios hongos. Los genes introducidos fueron: HispS (que convierte el ácido cafeico en hispidina, el precursor de la luciferina), H3H (que convierte hispidina en luciferina), Luz (que oxida la luciferina emitiendo luz verde) y CPH (que convierte la luciferina oxidada de nuevo en ácido cafeico).

Diseminación sin control
A inicios de febrero, la USDA-APHIS dio luz verde a su comercialización en los EE. UU., puesto que no identificaron riesgos asociados a esta planta transgénica.
La cuestión es que las petunias pueden propagarse de forma vegetativa, es decir, sin necesidad de generar semillas. Cuando le preguntaron a Light Bio si le preocupa que los usuarios compartan esquejes de la petunia bioluminiscente con amigos, respondieron que no planean tomar medidas enérgicas contra ese comportamiento. “La forma más positiva de lidiar con esto es crear nuevos y mejores productos", dijo el portavoz de la empresa.
Lo más probable es que varios usuarios vean un negocio informal con esta planta. Las propagarán en sus casas y las venderán a través de internet, incluso fuera de EE. UU. Se podrán camuflar fácilmente y evadir los controles de las autoridades fitosanitarias. Y, tal como ocurre con los peces GloFish, las veremos en viveros y tiendas de plantas de diversos países. No sería la primera vez que ocurre con una petunia transgénica.
En 2015 un investigador finlandés observó petunias de un llamativo color en la estación central de Helsinki. Eran naranjas. Él sabía que no existen petunias de ese color en la naturaleza. Se trataba de una variedad transgénica desarrollada en 1987 que nunca llegó a ser comercializadas. Y no solo estaba en Helsinki, sino en varios países del mundo. Las autoridades reguladoras ordenaron su erradicación por ser producidas sin autorización (todos los transgénicos requieren de una, previa evaluación de riesgos). ¿Ocurrirá lo mismo con la petunia luciérnaga?