RANAS FLUO NATURALES

ESTAN EN SUDAMERICA

Es bien conocida la existencia de especies animales  que tienen fluorescencia natural. 

El caso más conocido es el de la medusa, cuya Proteína Fluorescente Verde, (Green Fluorescent Protein, GFP) purificada, se usa como marcador molecular en laboratorios de todo el mundo. 

Un grupo de investigadores del CONICET y de la Universidad de Buenos Aires, junto a colegas brasileros, presentaron el primer caso de fluorescencia natural en anfibios, establecieron cómo se reconocen entre individuos de la especie y lograron identificar las moléculas responsables del proceso. 

Julián Faivovich, investigador principal del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y profesor adjunto de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (FCEyN- UBA), explica: “Este hallazgo modifica radicalmente lo que se conoce sobre la fluorescencia en ambientes terrestres, permitió encontrar nuevos compuestos fluorescentes que pueden tener aplicaciones científicas o tecnológicas y genera nuevas preguntas sobre la comunicación visual en anfibios”. 

En la investigación pudieron ver que los ejemplares juveniles y adultos de Hypsiboas punctatus,  especie de rana arborícola que tiene una muy amplia distribución en Sudamérica,  producían una intensa fluorescencia verde azulada en su superficie cuando se los iluminaba con luz UV-A/azul. 

La fluorescencia entre los vertebrados, es un fenómeno  conocido en varios grupos de peces, aunque se ignora aun en detalle cómo se produce. 


En vertebrados tetrápodos (es decir, con cuatro miembros), la fluorescencia es todavía más rara, y solo se vio en algunas especies de loros y de tortugas marinas. 

Este es el primer caso que se conoce de un anfibio con fluorescencia natural y, según los autores, esta característica haría que en condiciones de iluminación natural aumenten su brillo y puedan verse mejor entre ellos. 

Si bien el hallazgo no es reciente, Taboada explicó: "Encontramos la rana hace unos seis años, pero cuando nos dimos cuenta de que era fluorescente decidimos investigar cómo lo hace antes de darlo a conocer". 

Taborda y Faivovich

“Hypsiboas punctatus es una especie nocturna y, en los ambientes naturales donde vive, la fluorescencia contribuye a un 18-30 por ciento del total de la luz que emerge de estos animales, mientras que el porcentaje restante corresponde a la luz que reflejan. Esto es bastante novedoso teniendo en cuenta que, en ambientes terrestres, en general se considera que la influencia de la fluorescencia en la coloración es irrelevante”, explica Carlos Taboada, primer autor del trabajo y estudiante doctoral en el Museo Argentino de Ciencias Naturales “Bernardino Rivadavia” (MACN-CONICET) y en el Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE, UBA-CONICET). 

Los ojos de las ranas tienen su máxima sensibilidad en la zona del espectro de la luz donde ocurre la fluorescencia y pueden reconocer esta fluorescencia entre ellas. 

“Esto podría contribuir a que los individuos de Hypsiboas punctatus puedan reconocerse mejor entre ellos durante el atardecer y la noche. En esos escenarios, estos animales aumentan su brillo al convertir la radiación de la porción azul del UV del espectro, donde su sensibilidad visual es baja, a longitudes de onda más largas, donde su sensibilidad es mayor”, agrega Faivovich. 

“El fenómeno (de fluorescencia) ocurre por una combinación de emisión de glándulas de la piel y de linfa, que es filtrada por las células pigmentarias también de la piel, que en esta especie es translúcida. El origen de la fluorescencia se debe a unos compuestos que denominamos hyloinas”, cuenta Faivovich. 

Similares características particulares de esta especie son compartidas por otras especies de ranas, por lo tanto existe la posibilidad de que este fenómeno de fluorescencia esté bastante más extendido. Se indican que siete familias de anuros incluyen algunos representantes que podrían ser potenciales candidatos, explican los investigadores.  

“Que tengan pieles translúcidas, sin una gran cantidad de pigmentos coloreados que reabsorban la luz visible emitida por la fluorescencia, podría ser muy relevante para la existencia del fenómeno”, informa Taboada. 

Las moléculas fluorescentes, (o fluoróforos), junto a la piel traslúcida de estas ranas, que dejan ver esos fluoróforos presentes en un tejido subcutáneo y en las glándulas de la piel de estos animales, fueron bautizadas como hyloinas. 

Cabe aclarar que se requiere de una luz violeta o ultravioleta, ya que la fluorescencia es algo que ocurre cuando un objeto absorbe luz y la emite a una longitud de onda de menor energía. 

Quizás las ranas  puedan ver ese efecto y así se explique por qué son fluorescentes. 

"Sabemos que las ranas en general y esta en particular tienen máxima sensibilidad visual a la noche, porque son nocturnas, de día no están activas, y de noche tienen interacciones sociales complejas", explicó Taboada. 

El trabajo, es el inicio para más estudios sobre ecofisiología y comunicación visual de anuros. Plantea, además,  posibilidades de un potencial desarrollo biotecnológico a partir del descubrimiento de las hyloinas. 

“El hallazgo de nuevas moléculas fluorescentes siempre es interesante porque hoy en día las técnicas que utilizan fluorescencia son herramientas que se usan en distintos campos de la ciencia, como por ejemplo, en biofísica de proteínas, inmunología, microscopías de fluorescencia, detección y secuenciación de ADN, entre muchas otras”, concluye Taboada. 

Micrografia de una celula en mitosis. Se usó un anticuerpo acoplado a una proteína fluorescente verde para detectar a los microtubulos, otro anticuerpo acoplado a una proteína fluorescente roja para detectar a los centrómeros, y un colorante fluorescente azul para teñir el ADN, condensado en los cromosomas.
(Fuente: Alberts y col, Molecular Biology of the Cell, 2004)

La investigación ha sido publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS) y participaron especialistas en biología de anfibios, química orgánica, fotoquímica, bioquímica y química computacional.ü  Carlos Taboada. MACN-CONICET e INQUIMAE, CONICET-UBA.

ü  Andrés Brunetti. Facultad de Ciencias Farmacéuticas de Riberao Preto. Universidad de Sao Paulo. Brasil.

ü  Federico Pedron. INQUIMAE. CONICET-UBA y Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Quimica Fisica de FCEyN-UBA.

ü  Fausto Carnevale Neto. Facultad de Ciencias Farmacéuticas de Riberao Preto. Universidad de Sao Paulo. Brasil.

ü  Darío A. Estrin. Investigador Superior. INQUIMAE-CONICET-UBA y Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Quimica Fisica de FCEyN-UBA.

ü  Sara E. Bari. Investigadora independiente. INQUIMAE-CONICET-UBA.

ü  Lucía B.Chemes. Investigadora adjunta. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA-CONICET-Fundación Instituto Leloir (FIL)).

ü  Norberto Peporine Lopes. Facultad de Ciencias Farmacéuticas de Riberao Preto. Universidad de Sao Paulo. Brasil.

ü  María G. Lagorio. Investigadora independiente. INQUIMAE-CONICET-UBA y Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Quimica Fisica de FCEyN-UBA.

ü  Julián Faivovich. Investigador principal. MACN-CONICET y Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental, FCEyN-UBA.

     La   GFP es la responsable natural de las propiedades bioluminiscentes de la medusa Aequorea victoria. En esta medusa, la GFP convierte las señales luminiscentes de otra proteína, la aecuorina,  en la luminiscencia verde característica de esta especie. 

   La GFP esta formada por  230 aminoácidos en  una estructura terciaria conocida como barril beta, común en muchas otras proteínas fluorescentes. El barril beta está formado por 11 cadenas e incluye una hélice alfa central que atraviesa el barril en toda su longitud. En esta hélice, tres aminoácidos consecutivos que forman un cromóforo natural. Cuando la GFP es iluminada con luz ultravioleta, produce una brillante fluorescencia verde. 

        Neuronas teñidas con
cromóforos fluorescentes

El interés de la GFP desde el punto de vista biotecnológico reside en que se comporta como una señal luminosa. Al llevar la fluorescencia incorporada en su estructura, la bioluminiscencia de la GFP puede producirse en aquellas células vivas, sin necesidad de añadir otros agentes o cromóforos. Su código genético puede fusionarse a otras proteínas, proporcionándoles fluorescencia extra a modo de marca o etiqueta luminosa, que sirve para poder seguir su actividad in vivo, seleccionar y aislar aquellas células que producen la proteína fusionada a GFP o cuantificar la cantidad de dicha proteína producida en un momento dado. 

CONICET-marzo de 2017