Fotobiología como tecnología prometedora y sustentable

Desde la formación de la Tierra hace 4.6 mil millones de años, esta ha estado en presencia de una de las mayores fuentes de energía en el espacio: una estrella llamada Sol. Desde la formación de los primeros organismos vivientes hasta ahora, hemos estado expuestos a la energía despedida por el sol, la cual comúnmente se denomina luz solar. Esta luz se define físicamente como el conjunto de radiaciones emitidas producto de las reacciones nucleares que se dan en el Sol (Nature, 1981; James, 2016). Estas radiaciones se clasifican en tres grupos principales según su energía: microondas, visible, ultravioleta; siendo las primeras las menos energéticas y las últimas las de mayor energía (Photobiology: Plants Respond to Light, 1969). Dado a que este tipo de energía estuvo presente durante toda la historia evolutiva de la vida en la Tierra, es de esperarse que muchos de los organismos hayan desarrollado sistemas que los permitan interactuar con ella.

Es así como nace la fotobiología. La cual es el campo que estudia la respuesta de diferentes sistemas biológicos con la luz. En concreto, aquellas respuestas físicas y/o químicas frente cualquier radiación no ionizante. El término alude al estudio de cualquier organismo vivo que genere alguna respuesta ante la variación de niveles de luz solar sea este bacteria, arquea, hongo, planta o animal (Nature, 1981). Naturalmente, los conocimientos de fotobiología son mayores en aquellos organismos cuya interacción con la luz solar es evidente como lo son los organismos fotosintéticos; principalmente las plantas.

Los organismos fotosintéticos obtienen energía de la luz solar para poder generar su alimento. Específicamente la energía se utiliza para fijar el dióxido de carbono ambiental y generar glucosa (James, 2016). A rasgos generales, la obtención de energía se da específicamente en un organelo que poseen las células vegetales llamado cloroplasto. Este organelo posee diferentes pigmentos como la clorofila y carotenos que absorben diferentes longitudes de onda de la luz solar (Thut & Loomis, 1944; Nature, 1981). Se sabe que la luz roja (625 nm - 675 nm) y la luz azul (450 nm - 485 nm) impulsan el proceso de fotosíntesis, ya que provocan la excitación de los electrones de los pigmentos como la clorofila, los carotenoides y la xantofilas (Campbell & Liscum, 2001). Las longitudes de onda de la luz útiles para la fotosíntesis, se denominan radiación fotosintéticamente activa o PAR (por sus siglas en inglés), la cual va de los 400nm a 700nm (Fiorucci & Fankhauser, 2017).

Cabe recalcar que las longitudes de luz óptimas, al igual que los nutrientes, varía para cada especie de planta. Por ejemplo, los tomates cherry, las lechugas rojas y los pepinos tienen un mejor rendimiento al estar expuestos a longitudes de onda que producen los colores verde y amarillo (G2V Optics, 2016). Cada especie/grupo de planta presenta un desarrollo eficiente bajo una mezcla de longitudes de onda de luz. Para poder discernir cuales son dichas longitudes de onda, se realizan ensayos exponiendo a las plantas con lámparas LED de diferentes colores y se estudia su crecimiento (G2V Optics, 2016).

Comprender cual es la dinámica de la luz dentro de un grupo de plantas sirve para controlar la extensión y la dirección del crecimiento de las plantas (Fiorucci & Fankhauser, 2017). Así mismo se puede inducir al afloramiento o a la producción de frutos o tubérculos. Además, uno de los hallazgos más interesantes es usar diferentes combinaciones de longitudes de onda de luz para proteger a las plantas contra enfermedades (G2V Optics, 2016). Un ejemplo es el estudio que se hizo con la albahaca, al cultivar esta planta bajo longitudes de onda azul/rojo/amarillo o azul/rojo/verde, se logró una producción mayor de moléculas antioxidantes (Carvalho, 2016). Otro ejemplo es el estudio que reportó que la luz UV-B suprime la infección por moho a las frutillas debido a que estimula la expresión de genes asociados con la resistencia a la enfermedad. Esto abre campo para que se controle enfermedades por fitopatógenos por medio de la luz evitando utilizar métodos químicos (Sugeno, 2018).

La fotobiología es una técnica que puede ayudarnos a controlar el desarrollo de las plantas que están dentro del agro para nuestro beneficio sin que sea perjudicial para el ambiente. Convirtiéndose así en una herramienta que permitirá el futuro sustentable de la Tierra a largo plazo, ya que la agricultura es una de las industrias más importantes en todo el planeta.

Fuentes consultadas:

Campbell, T., & Liscum, E. (2001). Plant Photobiology: Thousand Points of Enlightenment from Receptor Structures to Ecological Adaptation. Plant Cell, 1704-1710. Recuperado de: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/?term=Liscum%20E%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=11487686

Carvalho, e. a. (2016). Light Quality Dependent Changes in Morphology, Antioxidant Capacity, and Volatile Production in Sweet Basil (Ocimum basilicum. Front PLant Sci. doi:10.3389/fpls.2016.01328

Fiorucci, A., & Fankhauser, C. (2017). Plant Strategies for Enhancing Access to Sunlight. CellPress. doi:https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.05.085

G2V Optics. (2016). Photobiology Plant light matters. Recuperado de: https://g2voptics.com/about/

James, M. (2016). Photosynthesis. Essays Biochem, 255-273.

Nature. (1981). Photobiology.Recuperado de Nature: https://www.nature.com/articles/289636a0

Photobiology: Plants Respond to Light. (1969). Nature, 119-120. doi:https://doi.org/10.1038/222119b0

Sugeno, e. a. (2018). Irradiation with UV-B fluorescent bulbs suppresses strawberry powdery mildew. ISHS. doi:10.17660/ActaHortic.2018.1227.69

Thut, F., & Loomis, W. (1944). Relation of Light to Growth of Plants. Plant Physiology, 117-130.

Contando ciencia a través de Youtube

Hola, soy Carlos Andrés Parra, fundador del canal BioCiencia y hoy te voy a contar cómo abrí mi canal de YouTube, además, te daré algunos tips para que tú también puedas abrir tu propio canal de divulgación. Pero antes, hablemos un poco sobre divulgación científica.

Una ciencia muy especialista

La ciencia ha estado con nosotros desde el principio de la historia. Gracias a ella, hemos podido entender, en parte, como funciona el mundo que nos rodea. Sin embargo, con el paso del tiempo, el conocimiento se ha vuelto cada vez más especifico, haciendo que su entendimiento se torne bastante complicado.

El hecho de tener áreas tan especializadas como la biología molecular o la mecánica cuántica, nos ha traído consigo dos principales inconvenientes: primero, al requerir conocimientos previos muy sólidos, se dificulta que sus grandes descubrimientos puedan ser comprendidos por la sociedad en general.

Segundo, si por ejemplo, la genética no hubiese sido entendida por quienes hacen informática, nos hubiésemos tardado siglos en catalogar la inmensa cantidad de información obtenida por la secuenciación genética. Esto, nos habría costado que, tecnologías como las vacunas de ARN, no hubiesen estado disponibles, sino, hasta muchos años más tarde.

Por tanto, así como la genética ha colaborado con la informática, muchas áreas, aparentemente muy diferentes, pueden contribuir unas con otras.

Pero, para que esto sea posible, es necesario que primero, puedan entenderse entre si.

Es precisamente aquí donde radica la importancia de la divulgación científica. Gracias a ella, podemos traducir conceptos, de un lenguaje especializado a uno mucho más digerible para la sociedad, claro está, manteniendo siempre, la esencia de los conceptos.

Es justamente por esto que hago divulgación en BioCiencia, como una forma de aportar con su democratización para que sea mucho más accesible.

Recuerdo que cuando surgió el canal, hace poco más de un año, mi principal duda era: "y, ahora ¿Qué voy a contar?". Quería que lo que transmitiera, nos resultara útil en nuestro día a día. Entonces, se me ocurrió algo bastante interesante relacionado con la salud humana. Como sabemos, la tecnología en biomedicina ha avanzado a un ritmo acelerado en los últimos años. Esto ha hecho que, muchos nos perdamos en este incipiente mar de conocimientos, e incluso, desarrollemos temor frente a lo desconocido. Por eso, mi objetivo es que, entendamos esta nueva biociencia, tan importante para nuestra salud.

Además, me encanta poder resaltar lo fascinante que es el mundo molecular, desde entender como surge la vida, hasta ver como los organismos han luchado por adaptarse a su entorno, ideando formas muy ingeniosas para sobrevivir, revirtiendo el tiempo en sus células, regenerando tejidos, e incluso desarrollando métodos tan elegantes, como las asociaciones que permiten su supervivencia.

Ahora que ya sabes cual es mi motivación, déjame que te cuente con mas detalle como empezó mi historia con BioCiencia.

Contar historias siempre me ha atraído. Desde muy joven, solía llevar conmigo una videograbadora con la que me encantaba documentar lo que sucedía en mi familia. Luego, esto se combino con la ciencia. Recuerdo haber grabado un corto, al inicio de mi carrera universitaria, hablando sobre la ética aplicada a los animalitos de experimentación, lo cual nos dejó a todos bastante atraídos por el tema.

Sin embargo, luego de esto, mi lado cineasta tomo un descanso, hasta finales de 2019, cuando emprendí un viaje a Europa para realizar mis estudios de posgrado. Allí, me resultó inevitable sentirme afectado por la belleza del viejo continente y su potencial turístico, por lo que compre mi primera cámara profesional. Fue entonces cuando decidí arriesgarme a grabar mi primer vídeo de ciencia, enfocado en el mecanismo de acción de la cafeína, acompañado de un buen café de Starbucks.

Pero mi interés por la divulgación científica no inició por completo ahí. Se remonta mucho tiempo antes, allá por el 2015, cuando conocí a Quantum Fracture, un canal de divulgación de mecánica quántica. Y te preguntaras: ¿Cómo yo, un químico farmacéutico, di con este canal? Bueno, esto fue gracias a mi querida carrera universitaria. En aquellos años recibía una materia llamada físico-química, y por ende, sus tres leyes de la termodinámica. Fue ahí que, mientras me preparaba para un examen, encontré a Quantum Fracture, con uno de sus primeros videos: "Las 3 leyes de la termodinámica en cinco minutos".

Me pareció tan revolucionaria su forma de explicar ciencia a través de animaciones que me dije a mi mismo, "tengo que hacer algo así con la biología molecular", Se me hacía tan impresionante como conseguía que conceptos tan enrevesados como la relatividad especial de Einstein pudieran ser fácilmente comprendidos por un químico como yo, que me dije, "tengo que devolverles el favor" , vamos a hacer que conceptos tan intrincados de biología molecular puedan ser entendidos físicos. Y me dirás: y esto, ¿de qué nos sirve?

Recuerdas lo de la colaboración entre las ramas científicas de la que te hable al principio, pues lograr que las diferentes ciencias se entiendan entre sí, nos permite hacer cosas tan impresionantes como utilizar física para diseñar proteínas a la medida de los requerimientos de nuestras células.

Ahora, si me preguntas qué ha sido lo más difícil, te diría que, aparte de empezar, se me hizo cuesta arriba producir animaciones. Crear movimiento, convertir elementos en actores de una película, mi película, basada por su puesto, en la ciencia más pura y dura, la de los artículos científicos, supone un verdadero reto para alguien que, su fuerte, está más bien en las ciencias exactas.

Y como no hay secretos en Biociencia, te confieso que todo lo que he aprendido acerca de producción audiovisual se basó en YouTube y YouTube en inglés, por eso, si tu también quieres aprender a hacerlo, te animo a escribir en su buscador lo que desees aprender y listo. Te pongo de ejemplo, cómo hacer animaciones con After Effects, que es el programa que uso, y ahí lo tienes. Un tip, que puedes aplicar es que si entiendes el inglés, escribiendo la misma pregunta, encontrarás mucha más información e incluso a veces mejor explicada que en español.

Me siento satisfecho con BIoCiencia y lo que hemos logrado junto a nuestra comunidad. Ten por seguro que encontrarás cada vez más calidad en nuestros videos. Es posible que tengas varias dudas sobre el paso a paso de la producción del canal, por eso te voy a dejar un video con más detalles de toda esta odisea para que, si a ti te interesa este formato de divulgación, todo se te haga más fácil.

No será un camino resuelto. Eso te lo aseguro, de hecho, han existido momentos de varias frustraciones, y estoy seguro que seguirán existiendo muchas más. Pero algo que aprendes durante el camino es que recorrerlo es muy gratificante, pues cuando regresas a ver hacia atrás, puedes ver todo lo que has mejorado.

En parte, esa es una de las razones por las escribo esta entrada. Deseoso de fomentar la divulgación científica y lograr que, quien quiera empezar con esto, se le haga un poquito mas fácil, sabiendo que compartimos muchos de los sentimientos que la experiencia conlleva. Emoción, miedo a lo desconocido, desconcierto por la cantidad de cosas que hay que aprender, muchas que están fuera nuestra zona de confort, como la producción audiovisual, la redacción divulgativa, o la edición de videos. Estoy seguro que muchos de ustedes compartirán mi pasión de contar cosas interesantes, así que espero que puedan conectar con la experiencia que les acabo de contar y encuentren en mí, un camarada de divulgación al cual acudir. Y a mis colegas divulgadores, les digo, muchas gracias por haber iniciado en este hermoso camino, incluso mucho antes y con mas experiencia de la que yo cuento. Porque ustedes han sido la inspiración, no sólo mía, si no de muchos de nosotros, para seguir adelante con la divulgación científica y todo el impacto positivo que esto implica en nuestro Ecuador.

Para visualizar el contenido de BIOCiencia, no olvides suscribirte al canal en Youtube:

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Canal de Quantum Fracture:

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La ciencia es cosa de niñas, de mujeres

La idea de convertirme en científica ha sido un sueño arraigado fuertemente desde mi niñez. Escogí Biotecnología porque es una carrera muy basta que me abre puertas para saciar muchas curiosidades y construir otras muchas interrogantes. Aunque muchos no la comprendan o incluso la hayan tachado de ser una carrera sin futuro en un país como Ecuador (al menos hasta antes de la pandemia), yo pienso que es lo contrario: un mundo lleno de posibilidades a nivel de innovación y desarrollo.

Si bien estamos en un país que se encuentra científica y tecnológicamente rezagado en comparación a grandes potencias, debido a la baja inversión estatal y a la escaza transferencia de tecnología, se debe empezar por algún lado y en algún momento, y que mejor momento que ahora, especialmente cuando el deseo de muchísimos jóvenes ecuatorianos es convertirse en científicos.

Ecuador es un país megadiverso que tiene infinitas posibilidades para encontrar precisamente esas respuestas necesarias frente a los problemas actuales del mundo. ¿Pueden surgir soluciones para los problemas globales en un país lleno de muchos problemas sin resolver?... estoy segura de que sí.

A pesar de todas las dificultades, es el momento de fortalecer el campo científico en Ecuador y presentar a muchos jóvenes, especialmente mujeres, que hacer ciencia sí puede ofrecerte un futuro, y no solo individual, sino hacia el bien común.

En cuanto a la educación que recibimos desde la escuela muy pocas veces se propone la idea de ser científicas o científicos como una opción de profesión y las personas que escuchan la palabra científico lo piensan como algo extremadamente difícil y extraordinario, o exclusivamente destinado hacia los varones. Y es entonces cuando la palabra difícil sucumbe en la mente de varias niñas, que simplemente lo ven fuera de la realidad y de sus expectativas. Cuando debería verse de manera contraria e inculcarse por igual en los niños desde que son pequeños (Así como muchos países de tradición olímpica exitosa empiezan muy temprano en la enseñanza deportiva, de igual forma debería empezarse con la enseñanza científica para garantizarnos ser una potencia de desarrollo).

La forma en como se subestima a las niñas desde pequeñas sobre carreras como ingenierías o ciencia, es abrumadora, y muy triste, pues nunca ha faltado la persona que realice un comentario tipo " si eres científica, no vas a poder tener una familia, ¿Cómo vas a cuidar a tus hijos si solo quieres vivir en un laboratorio?" o "¿no es muy difícil para ti?, ¿crees que vas a lograrlo?". Esas palabras son las que desde pequeñas a muchas mujeres nos ha tocado escuchar. Pero nos toca hacer oídos sordos y seguir adelante.

Pero como estudiante de ciencia, dando los primeros pasos en mi camino de conversión hacia aquella mujer científica que anhelo, puedo decirles a todos, tanto chicas como chicos:, pero sobre todo a nosotras, quienes muchas veces no nos imaginamos como científicas por naturaleza: si tienes la atracción a estudiar cualquier disciplina científica, si te apasiona la ciencia, no importa lo que muchas personas te digan al respecto sobre las carreras o profesiones. Se tú quien viva la decisión de ser científica o científico y está en tu poder hacer algo que talvez nadie haya hecho antes en nuestro país. Talvez podrías convertirte en la inspiración de otra niña o de otro pequeño que desee seguir el camino de la ciencia. Porque también podemos ser una influencia para el género opuesto. Dar el primer paso costará, pero cuando menos lo pienses estarás en camino demostrando todo tu potencial. Si eres mujer y estás leyendo esto, recuerda, la ciencia también es una cosa de mujeres y no dejes que nadie, absolutamente nadie subestime tus anhelos.

Abramos puertas para los demás, y veamos a la ciencia como lo que realmente es: un puente de unión independientemente de la nacionalidad, género, etnia, credo, filiación política y sobre todo edad. Por todas esas niñas científicas que no saben todavía que quieren serlo o les han dicho que no pueden hacerlo.