Imitando la forma en que las algas absorben y capturan la luz
Las algas que crecen en las costas del mundo podrían inspirar nuevos materiales. Millones de años de evolución han moldeado la forma en que las algas controlan la luz y el color, lo que podría ofrecer nuevos enfoques para la exploración de los diseñadores.
Las algas marinas son una parte vital de los ecosistemas y las dietas de todo el mundo, y algún día podrían proporcionar energía a tu hogar.
Las algas rojas se encuentran entre los tipos de vida multicelular más antiguos de la Tierra; sus ancestros aparecieron hace unos 1.600 millones de años. A lo largo de este tiempo, han evolucionado en diversas formas, desde algas calcificadas que parecen líquenes submarinos hasta formas más largas y fluidas.
Al aprender lecciones del proceso evolutivo de estas algas, los científicos podrían encontrar nuevas maneras de resolver algunos de los problemas más importantes del mundo. Esta área de investigación, conocida como biomimética, se ha aplicado a todo tipo de especies, desde mariposas hasta anguilas eléctricas. Ahora es el turno de las algas.
La estudiante de doctorado Margot Arnould-Pétré, del Museo de Historia Natural de Londres, fue la autora principal de una revisión que analizó cómo podrían conducir a nuevos descubrimientos los colores estructurales de las algas marinas. Afirmó que la biomimética de las algas marinas podría ayudar a los ingenieros en diversas industrias, incluyendo la energía verde.
"La mayoría de los paneles solares convierten aproximadamente una cuarta parte de la luz que reciben en electricidad, lo cual es positivo, pero podrían ser más eficientes", explica Margot. "Al imitar la forma en que las algas absorben y capturan la luz, podríamos encontrar nuevas maneras de mejorar estos dispositivos".
"También puedo imaginar que estas propiedades de las algas marinas podrían inspirar telas, pinturas y otros materiales resistentes a la radiación ultravioleta. Las algas rojas pueden usar su estructura celular y su contenido para protegerse del sol, por lo que estudiar estas propiedades podría abrir nuevas vías para la biomimética".
Imagen: Representaciones esquemáticas y micrografía electrónica de una estructura extra-multicapa extracelular. (a) Representación esquemática de una estructura multicapa por encima de dos celdas, ilustrando el mecanismo de recatición de luz. (B) Micrografía de microscopía electrónica de la multicapa cuticular en la punta de la fronda de Condrus crispus (barra de escala: 500 nm), adaptada de (bajo licencia CC por 4.0). Journal of the Royal Society Interface (2025). DOI: 10.1098/rsif.2025.0342
¿Qué le da su color a las algas rojas?
A pesar de su nombre, no todas las algas rojas son rojas. Pueden presentar una gama de colores, desde verdes y azules hasta morados y marrones.
Parte del color general se debe al pigmento de las algas, pero el resto se debe a su estructura. Normalmente, el color estructural se debe a la forma en que la luz interactúa con la superficie de un organismo a escala nanoscópica, como en las brillantes y coloridas plumas de muchas aves del paraíso.
También se sabe que las algas rojas poseen colores estructurales que producen efectos iridiscentes, pero este fenómeno no se ha estudiado a fondo. Su carácter efímero y su dependencia de unas adecuadas condiciones ambientales hacen que la mayoría de los científicos lo hayan observado, pero no lo hayan investigado a fondo.
Margot y sus coautores decidieron cambiar eso, analizando más de un siglo de investigación para descubrir todo lo posible sobre el color estructural de las algas rojas. Encontraron dos tipos de color estructural en las algas rojas: uno que se desarrolla dentro de las células de los organismos y otro que se forma en el exterior.
"Uno de los tipos de color estructural se debe a los orgánulos nanoestructurados", explica Margot. "Se trata de pequeñas estructuras intracelulares agrupadas dentro de la célula, que pueden ser esféricas o más alargadas según el alga".
"Estas estructuras dispersan la luz, produciendo diferentes tonos según su disposición. Aún no sabemos con certeza cómo evolucionaron, pero esperamos descubrir más".
El otro tipo de color estructural que encontraron se encuentra en "multicapas". Las capas de menor y mayor densidad en la cutícula externa de las algas reflejan y refractan las longitudes de onda de la luz, dándoles un brillo azul metálico.
Quizás lo hayas visto con tus propios ojos en el musgo irlandés, un tipo de alga que se encuentra en las rocosas costas atlánticas de Europa y Norteamérica.
Imagen: El alga musgo irlandés tiene múltiples capas que le dan sus reflejos iridiscentes. Crédito: Margot Arnould-Pétré
¿Qué significa el color rojo de las algas?
Las algas rojas utilizan su color estructural por diversas razones que les han ayudado a adaptarse a la vida en los océanos.
Uno de sus principales usos es protegerse del exceso de luz solar. Si bien las algas necesitan cierta cantidad de luz solar para realizar la fotosíntesis, un exceso daña sus células y podría matarlas.
Durante la etapa reproductiva del musgo irlandés, por ejemplo, el color estructural de su superficie ayuda a disipar las longitudes de onda de luz de mayor energía antes de que puedan penetrar en sus células. Esto garantiza la protección del ADN del alga para que pueda reproducirse sin transmitir daño genético a la siguiente generación.
Sin embargo, otras algas marinas podrían hacer lo contrario. Aunque actualmente se carece de evidencia experimental, algunas investigaciones sugieren que las algas marinas que viven en entornos con poca luz podrían usar su color estructural para canalizar la luz directamente a sus células y así mejorar sus niveles de fotosíntesis.
Los colores también pueden usarse para ahuyentar a posibles depredadores, como parece ser el caso de la Asparagopsis taxiformis. Se cree que las puntas azules de las algas marinas son una advertencia de las sustancias químicas nocivas que contienen, de forma similar a cómo la rana dardo venenosa o el pulpo de anillos azules anuncian sus toxinas mortales.
Imagen: Se cree que las puntas azules de la Asparagopsis taxiformis son una advertencia para los animales que piensan en comerlo.
Sin embargo, algunas algas rojas no tienen color estructural en absoluto. O estas especies perdieron la capacidad de producir color estructural, o que nunca lo evolucionaron en primer lugar.
Responder estas preguntas significará obtener una comprensión mucho más clara de todas las algas marinas, no solo de las rojas. Margot espera que los proyectos en curso para apoyar la investigación sobre estas algas comiencen a ofrecer nuevas posibilidades para los científicos.
"Todavía hay mucho que no sabemos sobre las algas, y necesitamos más personas para investigarlas", dice Margot. "La taxonomía de muchas familias de algas marinas es muy incierta, por lo que en este momento es difícil vincular su evolución con características como el color estructural".
"Sin embargo, hay mucho potencial para nuevos descubrimientos. Sabemos que las algas verdes, por ejemplo, tienen mecanismos muy diferentes de color estructural que los rojas. Esto podría ofrecer más formas de explorar la biomimética en estos organismos".
Los resultados de la investigación se publicaron en el Journal of the Royal Society Interface: Structural colour in red seaweeds is more common and diverse than has been presumed
