{"id":111664,"date":"2013-04-01T12:57:42","date_gmt":"2013-04-01T15:57:42","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=111664"},"modified":"2013-06-25T15:21:25","modified_gmt":"2013-06-25T18:21:25","slug":"luces-vivas-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/luces-vivas-2\/","title":{"rendered":"Luces vivas"},"content":{"rendered":"

Publicado en febrero de 2010<\/em><\/p>\n

\"Pleurotus

CASSIUS STEVANI\/ USP<\/span>Pleurotus gardneri: redescubierto en Piau\u00edCASSIUS STEVANI\/ USP<\/span><\/p><\/div>\n

En la pel\u00edcula de animaci\u00f3n Bichos: Una aventura en miniatura<\/i>, toda la iluminaci\u00f3n interna del hormiguero est\u00e1 hecha con setas luminosas. \u201cExiste un tanto de licencia po\u00e9tica en la creaci\u00f3n\u201d, comenta Cassius Stevani, del Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), \u201cpero esencialmente eso es verdad\u201d. En efecto, existen hongos que emiten luz, o bioluminescentes, y muchas hormigas cultivan hongos en sus cuevas, pero no de ese tipo. Stevani se encuentra abocado a entender el mecanismo qu\u00edmico que genera esa luminosidad y cu\u00e1l es su funci\u00f3n en esos organismos. En el camino ha encontrado un uso pr\u00e1ctico: la detectaci\u00f3n de la contaminaci\u00f3n del suelo con metales.<\/p>\n

Les alcanz\u00f3 con media d\u00e9cada a Stevani y a sus colegas para descubrir 12 especies de hongos luminescentes en Brasil. Entre ellos est\u00e1n la seta amaz\u00f3nica Mycena lacrimans<\/i>, hallada por Ricardo Braga-Neto, del Instituto Nacional de Investigaciones de la\u00a0 Amazonia (Inpa, sigla en portugu\u00e9s), y una especie que parece un paraguas invertido que nace en la base de algunas especies de palmeras como la \u2018pia\u00e7aba\u2019 [Attalea funifera Martius]<\/em> o el babas\u00fa, en el estado de Piau\u00ed. En el mundo existen 71 especies, de acuerdo con un art\u00edculo de revisi\u00f3n redactado por Stevani en colaboraci\u00f3n con el bi\u00f3logo estadounidense Dennis Desjardin, de la Universidad Estadual de S\u00e3o Francisco, California, que en marzo estar\u00e1 estampado en la portada de la revista Mycologia<\/i>. \u201cDeben existir muchas otras especies por descubrir\u201d, imagina el qu\u00edmico, \u201ca\u00fan no descritas porque son dif\u00edciles de hallar; poca gente anda sin linterna por el monte en noches sin luna\u201d.<\/p>\n

Hasta el a\u00f1o 2002 no se ten\u00edan noticias de hongos bioluminescentes en Brasil. Mejor dicho, hab\u00eda s\u00ed una especie, descrita en el siglo XIX por el brit\u00e1nico George Gardner con el nombre cient\u00edfico Agaricus phosphorescens<\/i> (posteriormente tarde rebautizada como Pleurotus gardneri<\/i>), pero en la actualidad los expertos en hongos cuestionan dicha clasificaci\u00f3n, basada en especies similares existentes en Europa. Y se hac\u00eda dif\u00edcil corregir el error porque la \u00fanica muestra preservada se encuentra en un herbario en Inglaterra.<\/p>\n

Una seta que parece ser de esa misma especie fue recientemente hallada brillando en la base de una palmera \u2018pia\u00e7aba\u2019 por la primat\u00f3loga estadounidense Dorothy Fragazy, quien terminaba a la saz\u00f3n la jornada de persecuci\u00f3n de los monos m\u00e1s tarde que lo habitual, en el estado de Piau\u00ed. Fascinada, le mostr\u00f3 las fotos a un coterr\u00e1neo del Jard\u00edn Bot\u00e1nico de Nueva York, quien a su vez entr\u00f3 en contacto con Dennis Desjardin, considerado uno de los m\u00e1s importantes expertos en identificaci\u00f3n de estos organismos. \u00c9ste, por su parte, le avis\u00f3 a Stevani. Le bast\u00f3 al brasile\u00f1o una b\u00fasqueda en internet para descubrir que Dorothy estaba en Brasil realizando un trabajo en colaboraci\u00f3n con la primat\u00f3loga Patr\u00edcia Izar, del Instituto de Psicolog\u00eda de la USP, con quien que inmediatamente entr\u00f3 en contacto, atr\u00e1s la pista del hongo. Es una de esas historias de casualidades, en que una informaci\u00f3n recorre el mundo antes de llegar casi al mismo lugar.<\/p>\n

Y sali\u00f3 bien: el due\u00f1o de la propiedad en que Dorothy y Patr\u00edcia trabajaban, Marino Gomes de Oliveira, sec\u00f3 al sol y le mand\u00f3 a Stevani cuatro kilos del hongo brillante. Y ahora los investigadores se aprestan a corregir la identificaci\u00f3n, con el examen detallado de los hongos a cargo de los mic\u00f3logos (los especialistas en hongos) Marina Capelari, del Instituto de Bot\u00e1nica de S\u00e3o Paulo, y Desjardin.\u00a0 \u00c9ste ha venido dedic\u00e1ndose a explorar bosques poco conocidos en el mundo, incluso en Brasil, y dice que los esfuerzos in\u00e9ditos de su grupo han redundado en muchos descubrimientos. \u201cRecientemente encabec\u00e9 una expedici\u00f3n a una isla en Micronesia, en el Oc\u00e9ano Pac\u00edfico, donde los hongos nunca hab\u00edan sido documentados: de las 128 especies que hallamos, siete eran luminescentes\u201d, comenta, aclarando que los hongos brillantes constituyen una minor\u00eda.<\/p>\n

Brasil es prometedor porque tiene una inmensa \u00e1rea de selva en donde los hongos a\u00fan no han sido estudiados, dice Desjardin. \u201cSabemos muy poco sobre los hongos de Brasil, por eso esperamos hallar nuevas especies, sean luminescentes o no\u201d. El experto explica tambi\u00e9n que, para encontrar hongos luminosos, hay que pensar en funci\u00f3n de ello. La mayor parte de los mic\u00f3logos que estudian la diversidad de hongos los describe durante el d\u00eda (cuando \u00e9stos tambi\u00e9n emiten luz, pero los investigadores no la ven) y los seca inmediatamente para su preservaci\u00f3n. Primero hay que examinarlos al oscuro, para determinar si hay luminescencia, y reci\u00e9n despu\u00e9s secarlos. \u201cPor eso presumo que varios hongos tropicales raros deben ser luminescentes, lo que pasa es que no lo hemos notado todav\u00eda.\u201d<\/p>\n

Pese a que a\u00fan son poco conocidos, existen noticias desde hace mucho tiempo acerca de los hongos luminosos. Arist\u00f3teles, el fil\u00f3sofo de la Grecia Antigua, fue el primero que narr\u00f3 el fen\u00f3meno hace m\u00e1s de dos milenios, cuando describi\u00f3 el brillo vivo y determin\u00f3 que era distinto del fuego. Pero los estudios cient\u00edficos sobre este fen\u00f3meno se iniciaron reci\u00e9n en la d\u00e9cada de 1950 y s\u00f3lo ahora empiezan a hacer su aporte en la comprensi\u00f3n de la bioluminescencia de estos organismos especializados en descomponer madera y otros tipos de materia org\u00e1nica.<\/p>\n

\"Mycena

Mycena fera: setas que brillan constantemente, pero s\u00f3lo se las ve al oscuro<\/p><\/div>\n

Se\u00f1alizaci\u00f3n
\n<\/b>El inter\u00e9s de Stevani en los hongos surgi\u00f3 de su trabajo anterior con luci\u00e9rnagas y otros insectos. En 2002, durante un viaje para recolectar material con Etelvino Bechara, un renombrado especialista en bioluminescencia de luci\u00e9rnagas, que ahora est\u00e1 en la Universidad Federal de S\u00e3o Paulo (Unifesp), Stevani aprovech\u00f3 para buscar hongos de aquellos que Bechara le hab\u00eda hablado. Y los encontr\u00f3: mientras fijaba sus ojos en la oscuridad de una \u00e1rea de vegetaci\u00f3n h\u00fameda cercana a una cascada en el medio del Cerrado, la sabana brasile\u00f1a, en Mato Grosso do Sul, vio una luz verde diferente y fija, al contrario de la intermitente de las luci\u00e9rnagas.<\/p>\n

Eran hongos, y dieron origen al proyecto que el investigador de la USP desarroll\u00f3 a partir de 2002 con el apoyo de la FAPESP, en el marco del Programa Joven Investigador. Antes incluso de dar inicio al trabajo, los hongos luminosos dieron una prueba de que no se restring\u00edan al territorio de Mato Grosso do Sul. Durante el trabajo de campo realizado en el Parque Estadual Tur\u00edstico de Alto Ribeira (Petar), en el sur del estado de S\u00e3o Paulo, el ec\u00f3logo Jo\u00e3o Godoy, actualmente profesor de la Facultad de Ingenier\u00eda S\u00e3o Paulo, fue guiado por su baquiano al encuentro de un hongo luminoso. Sorprendido, le avis\u00f3 a su amigo qu\u00edmico, quien de este modo pudo concentrar sus actividades de campo en el Petar, ubicado m\u00e1s cerca de su laboratorio.<\/p>\n

Algunas de esas especies est\u00e1n ayudando a develar los detalles de la\u00a0 bioluminescencia de los hongos, y a tal fin, Stevani cuenta con la ayuda de tres doctorandos financiados por la FAPESP. Mediante exhaustivos ensayos qu\u00edmicos, el doctorando Anderson Oliveira analiz\u00f3 tres especies de setas provenientes del Bosque Atl\u00e1ntico del Petar \u2013la Gerronema viridilucens<\/i>, la Mycena lucentipes<\/i> y la Mycena luxaeterna<\/i>\u2013, adem\u00e1s del hongo \u201cPleurotus\u201d<\/i> gardneri<\/i>, hallado en una regi\u00f3n de sabana en el municipio de Gilbu\u00e9s, estado de Piau\u00ed. Los resultados muestran, en un art\u00edculo publicado en 2009 en Photochemical & Photobiological Sciences<\/i>, que el mecanismo de producci\u00f3n de luz es similar al que se observa en las luci\u00e9rnagas y en las bacterias bioluminescentes: enzimas llamadas luciferasas oxidan una sustancia \u2013el sustrato, como los qu\u00edmicos prefieren denominarla\u2013 conocida como luciferina, y liberan energ\u00eda en forma de luz.<\/p>\n

Oliveira ech\u00f3 mano de la m\u00e1s moderna tecnolog\u00eda en los laboratorios de qu\u00edmica, pero la base del ensayo para caracterizar la reacci\u00f3n enzim\u00e1tica fue un descubrimiento realizado hace m\u00e1s de un siglo. En 1885, el fisi\u00f3logo franc\u00e9s Rapha\u00ebl Dubois aplast\u00f3 los \u00f3rganos luminosos del cocuyo Pyrophorus<\/i> y los mezcl\u00f3 con agua fr\u00eda. La soluci\u00f3n emiti\u00f3 un brillo verde, que poco a poco se fue desvaneciendo. Era la luciferina, que estaba siendo consumida por la reacci\u00f3n qu\u00edmica, tal como Dubois concluy\u00f3. Acto seguido, Dubois calent\u00f3 una soluci\u00f3n similar, desintegrando las enzimas presentes, sensibles al calor. Al mezclar ambas soluciones \u2013la fr\u00eda, en donde estaban las enzimas ya sin luciferina, y la caliente, que conten\u00eda \u00fanicamente luciferina\u2013, vio que la mezcla emit\u00eda luz. Esta historia est\u00e1 en el libro Bioluminescence<\/i>, publicado en 2006 por el farmac\u00e9utico japon\u00e9s Osamu Shimomura, investigador del Laboratorio Biol\u00f3gico Marino de Woods Hole, Estados Unidos.<\/p>\n

Shimomura gan\u00f3 el Premio Nobel de Qu\u00edmica en 2008, debido precisamente a sus estudios con bioluminescencia: aisl\u00f3 en medusas la prote\u00edna fluorescente verde (GFP), que acusa la actividad de genes espec\u00edficos cuando se la acopla al ADN de un organismo estudiado en laboratorio. La prote\u00edna luminosa se volvi\u00f3 esencial en muchos laboratorios de gen\u00e9tica, una aspiraci\u00f3n que no est\u00e1 lejos de la mente de Stevani, habida cuenta de que los mecanismos de bioluminescencia son similares, incluso entre organismos muy diferentes.<\/p>\n

Con todo, esto no quiere decir que la composici\u00f3n qu\u00edmica de la luciferina y la de la\u00a0 luciferasa sean similares en insectos y hongos. \u201cLuciferina es el nombre que le damos a cualquier sustrato que d\u00e9 origen a la bioluminescencia, pero las luciferinas de organismos distintos pueden ser mol\u00e9culas completamente diferentes\u201d, explica Stevani. Sin embargo, todos los hongos que su grupo estudi\u00f3 brillan a causa de los mismos sustratos y las mismas enzimas, lo que sugiere un origen com\u00fan a todos. Pero no todos los hongos bioluminescentes son parientes cercanos, advierte Desjardin. \u201cHoy en d\u00eda sabemos que existen cuatro linajes de hongos con especies bioluminescentes, pero no siempre existe un parentesco cercano entre ellos\u201d, comenta. \u201cAlgunas especies brillantes de setas Mycena<\/i> est\u00e1n m\u00e1s emparentadas con especies sin brillo que con otras brillantes del mismo genero.\u201d<\/p>\n

El grupo de la\u00a0 USP se encuentra ahora abocado a la b\u00fasqueda de la estructura de la\u00a0 mol\u00e9cula que hace que min\u00fasculos hongos, a veces de 0,5 cent\u00edmetro de circunferencia, se asemejen a los adhesivos conocidos como star fix<\/i> pegados al tronco de los \u00e1rboles o como que sembrados en medio de la cobertura verde que recubre el suelo de la\u00a0 selva. Al contrario que los hongos, que producen su propia luz, los star fix<\/i> son adhesivos fosforescentes que almacenan la luz ambiente y por eso brillan a la noche, creando constelaciones en los dormitorios de los ni\u00f1os de diferentes edades. Hasta ahora, Oliveira ha logrado extraer del extracto de hongos una soluci\u00f3n que contiene luciferina, que brilla cuando se la mezcla con una soluci\u00f3n enzim\u00e1tica. Pero la sustancia deb\u00eda estar posiblemente en una concentraci\u00f3n muy baja, porque el qu\u00edmico Antonio Gilberto Ferreira, de la Universidad Federal de S\u00e3o Carlos (Ufscar), no logr\u00f3 detectarla mediante una resonancia magn\u00e9tica nuclear de protones. \u201cHay que extraer una cantidad mayor o emplear un aparato m\u00e1s sensible\u201d, planea Stevani.<\/p>\n

El qu\u00edmico de la USP embarc\u00f3 en esta aventura por pura curiosidad cient\u00edfica, pero considera esencial encontrarle usos pr\u00e1cticos que aporten beneficios a otros investigadores y a la sociedad. Y parece estar en el rumbo cierto: el brillo de los hongos Gerronema viridilucens<\/i> puede ayudar a detectar altos niveles de contaminaci\u00f3n del suelo con metales de diversos tipos, tal como lo demostr\u00f3 Luiz Fernando Mendes, otro doctorando de Stevani, en un art\u00edculo actualmente en prensa en Environmental Toxicology and Chemistry.<\/i><\/p>\n

Sensores biol\u00f3gicos
\n<\/b> Mendes cultiva el hongo en placas de vidrio de 35 mil\u00edmetros de di\u00e1metro, sobre una gelatina hecha a base de algas conocida como agar, el medio de cultivo m\u00e1s com\u00fan en los laboratorios biol\u00f3gicos. Luego de crecer 10 d\u00edas, los hongos a\u00fan no han llegado a la forma de hongo. En esta fase est\u00e1n compuestos por filamentos microsc\u00f3picos, las hifas, que representan la mayor parte del ciclo de vida de cualquier hongo, y en algunas especies tambi\u00e9n producen el brillo verde. El investigador mide la luminosidad emitida por cada una de estas placas y deposita all\u00ed una peque\u00f1a muestra de extracto de suelo que luego ser\u00e1 analizada. Al cabo de 24 horas en una c\u00e1mara clim\u00e1tica, el hongo empieza a emitir menos luz en caso de que la muestra est\u00e9 contaminada, cosa que los qu\u00edmicos interpretan como una forma de da\u00f1o al organismo.<\/p>\n

Mendes obtuvo gr\u00e1ficos que representan la intensidad de la luz emitida en presencia de distintas concentraciones de 11 metales diferentes \u2013calcio, sodio, magnesio, cadmio, cobalto, manganeso, potasio, litio, zinc, cobre y n\u00edquel\u2013 e indican la toxicidad de la\u00a0 muestra analizada. Este trabajo ha redundado en una patente registrada en Brasil sobre el uso de hongos en ensayos de toxicidad ambiental. Basta con medir la intensidad de la luz que emana del hongo para poder estimar la cantidad de metal presente en una forma que puede ser absorbida y utilizada por los seres vivos. \u201cNo se trata de medir la concentraci\u00f3n total de las sustancias qu\u00edmicas, pues eso no tendr\u00eda significado biol\u00f3gico ni tampoco utilidad pr\u00e1ctica\u201d, sostiene Stevani. El problema es que el Gerronema viridilucens<\/i> es poco sensible, quiz\u00e1 precisamente porque vive en el suelo y se adapta incluso a las condiciones adversas. \u201cLo que importa es que el bioensayo funciona. Ahora necesitamos encontrar especies m\u00e1s sensibles que podamos usar de la misma manera\u201d, afirma el qu\u00edmico.<\/p>\n

Estrategias
\n<\/b>Debido a que consume ox\u00edgeno en sus reacciones qu\u00edmicas, la bioluminescencia podr\u00eda desempe\u00f1ar un papel antioxidante que proteger\u00eda a los hongos y a\u00a0 otros organismos, incluso a las luci\u00e9rnagas, contra especies reactivas producidas con base en el ox\u00edgeno consumido en la respiraci\u00f3n. Esta protecci\u00f3n del organismo es una posibilidad que permitir\u00eda explicar las ventajas de brillar en el medio del bosque. Pero cuando es necesario alzarse en armas contra un estr\u00e9s oxidativo intenso, el grupo de Stevani demostr\u00f3 que el organismo de los hongos privilegia reacciones m\u00e1s espec\u00edficas para cumplir esta funci\u00f3n y desconecta la luminescencia. Esto es lo que indica el trabajo a\u00fan no publicado de Ol\u00edvia Domingues, tambi\u00e9n alumna de doctorado de Stevani. Domingues verific\u00f3 que en presencia de metales en concentraciones elevadas, las c\u00e9lulas dan preferencia al uso de la coenzima NADPH para la producci\u00f3n de glutationa reducida, que evita la acci\u00f3n delet\u00e9rea de los metales. Como la glutationa reducida compite por recursos con las enzimas que producen luminescencia, el hongo se va apagando paulatinamente. Por eso los hongos del bioensayo de Mendes perdieron luminosidad en un suelo contaminado con metales.<\/p>\n

Los resultados de Ol\u00edvia ayudan a explicar por qu\u00e9 los hongos bioluminescentes sirven como bioensayo de toxicidad, pero no dilucidan cu\u00e1l ser\u00eda el beneficio para el hongo de emitir ese brillo verdoso. Stevani apuesta en hip\u00f3tesis ecol\u00f3gicas, mostrando fotograf\u00edas de moscas posadas sobre hongos. Como una l\u00e1mpara alrededor de la cual revolotean insectos variados, el brillo verde a lo mejor ayuda a atraerlos. Puede parecer que no constituya una ventaja anunciar su presencia ante los hambrientos de turno, pero la funci\u00f3n de la sombrilla en el ciclo de vida de los hongos es ef\u00edmera, como los frutos de los \u00e1rboles: cuando un animal come un pedazo de \u00e9sta, se lleva junto con \u00e9l esporas, que son las estructuras microsc\u00f3picas que generar\u00e1n nuevos hongos, en caso de que sean depositadas en lugares propicios. O quiz\u00e1 la luz sea un aviso de peligro, en los casos de setas t\u00f3xicas, como sucede con los animales venenosos de colores vivos. \u201cLo que no es probable es que la bioluminescencia de los hongos haya evolucionado para iluminar hormigueros o para servir de se\u00f1alizaci\u00f3n de vuelo, como en Bichos<\/i>\u201d, bromea.<\/p>\n

Los descubrimientos del qu\u00edmico dejan claro que muchos misterios seguir\u00e1n escondidos en medio al frondoso follaje, en tanto y en cuanto otros bi\u00f3logos y qu\u00edmicos no resuelvan apagar sus linternas y otear la oscuridad de la selva, en ocasiones centellada de verde.<\/p>\n

Los proyectos
\n<\/strong>1. Estudio de bioluminescencia de hongos y sus aplicaciones en qu\u00edmica ambiental\/\u00a0 2. Bioluminescencia y actividad farmacol\u00f3gica de hongos<\/i>. Modalidad <\/strong>1. Ayuda Regular a Proyecto de Investigaci\u00f3n \/2. Joven Investigador. Coordinador <\/strong>Cassius Stevani \u2013 IQ\/ USP. Inversi\u00f3n <\/strong>1.\u00a0 R$ 328.413,09\/ 2. R$ 457.741,18.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/em>
\n1. Desjardin, D. et al. Luminescent Mycena: new and noteworthy species. Mycologia<\/strong>. En prensa.
\n2. Mendes, L.F. Stevani, C.V. Evaluation of metal toxicity by a modified method based on the fungus Gerronema viridilucens bioluminescence in agar medium. Environmental Toxicology and Chemistry<\/strong>. v. 29, p. 320-26. 2010.
\n3. Oliveira, A.G. y\u00a0 Stevani, C.V. The enzymatic nature of fungal bioluminescence. Photochemical & Photobiological Sciences<\/strong>. v. 8, p. 1.416-21. Oct. 2009.<\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Luces vivas","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[95],"class_list":["post-111664","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/111664","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=111664"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/111664\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=111664"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=111664"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=111664"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=111664"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}