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¿Qué tiene que ver un alga microscópica con la posibilidad de controlar neuronas mediante luz? Mucho. De hecho, una proteína presente en organismos capaces de percibir la luz fue una de las piezas fundamentales que permitió desarrollar la optogenética, una herramienta que transformó la manera de estudiar el cerebro.
Por sus aportes a este campo, el estadounidense Karl Deisseroth y los alemanes Peter Hegemann y Georg Nagel recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2026, otorgado por sus descubrimientos sobre los canales iónicos activados por la luz y la optogenética.
La técnica permite introducir proteínas sensibles a la luz en determinadas células y luego utilizar pulsos luminosos para activar o inhibir su actividad. En el caso de las neuronas, esto abrió la posibilidad de intervenir sobre circuitos cerebrales específicos y estudiar qué sucede cuando determinadas células se encienden o se apagan.
Todo comenzó con un organismo diminuto
La historia se remonta a la pregunta de ¿cómo hace un alga unicelular para detectar la luz y desplazarse hacia ella?
Hegemann y Nagel estudiaron microorganismos como Chlamydomonas, un alga unicelular que utiliza proteínas fotosensibles para responder a la luz. Entre ellas encontraron las llamadas canalrodopsinas, proteínas que funcionan como pequeñas puertas moleculares.
Cuando reciben luz de una determinada longitud de onda, estas proteínas permiten el paso de partículas cargadas eléctricamente a través de la membrana celular. Ese movimiento modifica el estado eléctrico de la célula y desencadena una respuesta.
El hallazgo podía parecer, en principio, una pieza más de la fisiología de un organismo microscópico. Pero tuvo una consecuencia extraordinaria, los investigadores descubrieron que el gen responsable de producir estas proteínas podía introducirse en otros tipos de células.
Así nació la posibilidad de utilizar la luz como una especie de interruptor biológico.
Deisseroth llevó ese principio al terreno de las neurociencias. A partir de la incorporación de genes que producen proteínas fotosensibles en neuronas, fue posible activar esas células mediante luz azul. Más adelante, la estrategia permitió controlar grupos específicos de neuronas en cerebros de animales vivos.
De observar el cerebro a intervenir sobre él
Antes de la optogenética, los investigadores contaban con herramientas como los electrodos o determinadas sustancias químicas para estimular o inhibir regiones del cerebro. Pero esos métodos tenían limitaciones, por ejemplo, podían afectar a diferentes tipos de células al mismo tiempo y dificultaban establecer con precisión qué célula era responsable de una determinada respuesta.
La optogenética introdujo una posibilidad mucho más selectiva.
La diferencia es fundamental. Una cosa es observar que un grupo de neuronas se activa cuando una persona recuerda algo, siente miedo o realiza determinada conducta. Otra es poder activar o inhibir experimentalmente ese grupo y comprobar qué ocurre.
Esta herramienta permitió estudiar circuitos relacionados con la memoria, el miedo, la toma de decisiones, las adicciones y el sueño, entre muchas otras funciones.
También permitió identificar circuitos neuronales vinculados con el dolor, las conductas sociales, la sed y la alimentación, además de mecanismos relacionados con el ritmo circadiano y la fiebre.
La clave está en que la optogenética permite acercarse a relaciones de causa y efecto. No solamente observar qué ocurre en el cerebro, sino intervenir sobre determinadas células y analizar las consecuencias.
¿Puede convertirse en un tratamiento?
El potencial médico es uno de los aspectos que despiertan mayor interés, aunque muchas de las aplicaciones todavía se encuentran en etapas experimentales.
Uno de los campos donde ya se produjo un avance clínico concreto es la restauración de la visión. El ojo ofrece una ventaja particular porque es un órgano accesible y permite trabajar con terapias génicas que incorporan proteínas sensibles a la luz en células de la retina que sobrevivieron a una enfermedad degenerativa.
En 2021 se informó el caso de un paciente con retinitis pigmentosa que recuperó parcialmente la capacidad de percibir estímulos visuales después de recibir una terapia basada en optogenética. El resultado fue limitado, pero representó una demostración de que un principio desarrollado inicialmente en organismos microscópicos podía llegar a convertirse en una estrategia terapéutica.
También se investigan posibles aplicaciones para epilepsia, dolor crónico, arritmias cardíacas y pérdida de audición. En neurociencias, la herramienta permite estudiar circuitos involucrados en enfermedades y trastornos como las adicciones, la depresión resistente y el trastorno obsesivo-compulsivo.
Esto no significa que hoy sea posible controlar a voluntad el cerebro humano mediante una luz. La mayor parte de estas aplicaciones continúa en investigación y existen importantes desafíos antes de que puedan transformarse en tratamientos de uso generalizado.
Una idea que salió de las algas
La historia reconocida por el Nobel tiene, en definitiva, algo especialmente fascinante, una herramienta que hoy permite estudiar los circuitos neuronales nació de investigar cómo un organismo microscópico percibe la luz.
Los descubrimientos de Hegemann y Nagel sobre las canalrodopsinas proporcionaron el componente molecular. Deisseroth y otros investigadores demostraron después cómo utilizarlo para controlar células nerviosas con precisión.
Y el concepto continúa expandiéndose. Actualmente, investigadores trabajan con herramientas basadas en la luz para estudiar no solamente neuronas, sino también células cardíacas, células madre y células tumorales, además de procesos como la expresión génica, la migración celular y distintas formas de señalización dentro de las células.
Así, un organismo unicelular que responde a la luz terminó aportando una de las piezas necesarias para intentar descifrar algunos de los misterios más complejos de la biología: cómo funcionan los circuitos que producen nuestros recuerdos, emociones, movimientos y comportamientos.
A veces, una revolución científica puede empezar en un lugar mucho más pequeño de lo que imaginamos.
Y la historia de la optogenética no es un caso aislado. A lo largo de la historia, numerosos avances científicos y tecnológicos surgieron al observar estrategias que ya existían en la naturaleza. El velcro, por ejemplo, nació cuando el ingeniero suizo George de Mestral observó cómo las semillas de ciertas plantas se adherían a la ropa y al pelo de los animales. La estructura de las hojas de loto inspiró superficies que repelen el agua y la suciedad, mientras que el estudio de las alas de las mariposas y de otros organismos ayudó a desarrollar nuevos materiales y estructuras con propiedades ópticas.
En medicina también existen ejemplos de este principio. La investigación sobre los mecanismos de defensa de distintos organismos permitió desarrollar compuestos con aplicaciones farmacológicas, mientras que sustancias presentes en animales, plantas y microorganismos continúan siendo estudiadas como posibles fuentes de nuevos medicamentos. En todos estos casos, la ciencia no inventa necesariamente desde cero: observa, comprende y adapta soluciones que la evolución lleva millones de años perfeccionando.
