Un éxito de la interdisciplina

Detrás de la rana fluorescente

actualidad — por el 15/05/2017 a las 12:56

Empezó como una propuesta de tesis, siguió con la búsqueda de la rana Hypsiboas punctatus en los arroyos para estudiarla en el laboratorio y culminó con la convocatoria a cada vez más especialistas para dar respuesta al curioso caso de fluorescencia. Todos los detalles de una investigación de seis años que dio la vuelta al mundo y que fue posible a partir de la interdisciplina y la tradición científica.

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Estas ranas son nocturnas. En la Argentina, Paraguay, Brasil y otros países de Sudamérica viven asociadas a plantas flotantes como los camalotes. Son animales bastantes chicos, miden de tres a cuatro centímetros.

Todo preparado en el laboratorio. La diminuta rana de piel translúcida que habían traído de los camalotales de Santa Fe estaba quieta y seguramente desconcertada. Hypsiboas punctatus era la estrella del set y a ella apuntarían las luces tipo ultravioleta (UV).

Luz, cámara, acción, y… “Fue mágico. En ese momento esperaba otra cosa. La idea era que iba a fluorescer muy tenuamente al rojo en algunas zonas del cuerpo y, de repente, pasamos de tener esas expectativas a descubrir esta fluorescencia verde muy intensa. Realmente fue muy, muy mágico”, recuerda Carlos Taboada del momento único que compartió con Andrés Brunetti, ambos biólogos, graduados de Exactas UBA.

Ellos acababan de ser los primeros testigos del hallazgo del primer caso de fluorescencia detectado en anfibios que hoy dio la vuelta al mundo tras ser publicado en la prestigiosa revista PNAS, como nota de tapa. Pero no estaban solos, un equipo de científicos de distintos institutos de la Argentina y de Brasil estaba junto a ellos. A medida que transcurrían los casi siete años de trabajo doctoral de Taboada se iban sumando, cada vez, más especialistas. Es que se necesitaban más investigadores para responder las dudas que se iban planteando. Hasta llegar a ser diez expertos convocados detrás de este objetivo. Julián Faivovich y Sara Bari, directores de tesis; Lucía Chemes, María Gabriela Lagorio, Norberto Peporine Lopes, Fausto Carnevale Neto, y hacia el final, para develar   las últimas incógnitas, se sumaron Darío Estrin y el estudiante de doctorado Federico Pedron.

“Este es un trabajo interdisciplinario bastante extenso. Incluyó gente del Museo de Ciencias Naturales, del Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía, del Departamento de Química Inorgánica, del Instituto Leloir y de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de San Pablo, Brasil”, detalla, Faivovich, investigador del CONICET, jefe de la División Herpetología del Museo Argentino de Ciencias Naturales “Bernardino Rivadavia” (MACN) y profesor adjunto de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (Exactas UBA).

“A nivel científico esta investigación es claramente el resultado de la sinergia del trabajo multidisciplinario. Pero, además, es necesario poner en relevancia que cada uno de los colaboradores cuenta con muchos años forjando su especialidad; no hubo nada casual, es el resultado del trabajo con continuidad, sostenido”, subraya Bari, investigadora INQUIMAE (UBA-CONICET).

Aún no salen de su asombro por la repercusión mediática de la  publicación en Proceedings of the National Academy of Sciences. “Fue muy superior a nuestras expectativas. Dado lo llamativo del fenómeno y la profundidad del trabajo, esperaba que tuviese una repercusión mayor que los trabajos en los que participo habitualmente, pero no tanta”, confiesa Estrin, investigador del INQUIMAE, desde el Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física, de Exactas UBA. “El artículo fue cubierto por 130 medios en todo el mundo. Nos escribieron desde la India, Japón y Corea del Sur pidiéndonos fotos”, puntualiza Faivovich.

Bari también está sorprendida por los ecos que aún resuenan. “Sabíamos -comenta- que el trabajo estaba muy bien, conforme al estado del arte en todas las ramas del conocimiento en que fue necesario trabajar, por eso lo enviamos a una revista como PNAS. Las mediciones sobre la difusión de la publicación dan valores muy altos. Personalmente, no esperaba tanta repercusión”. Ella no deja de destacar a la pequeña estrella: “Es momento que mencione el rol de la rana: ¡es muy linda! Y las fotos son muy atractivas. ¿Será eso? Necesario pero no suficiente… en general las imágenes de tapa de PNAS son muy atractivas. Seguramente fue clave la difusión en Nature News & Comment, fuente de referencia en la difusión de hallazgos científicos. Y luego, algo desconocido para mí sobre la dinámica de la comunicación”, sugiere.

Desde el Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física de Exactas, la investigadora del INQUIMAE, Gabriela Lagorio, define: “La repercusión fue increíble”. Y más  adelante, indica: “La noticia se divulgó en diversos idiomas: inglés, italiano, francés, chino, japonés, coreano, alemán y para distintos niveles de difusión (divulgación popular, divulgación científica, para niños, etc.)”.

A brillar mi amor

Hoy son todas felicitaciones, destellos de notoriedad en los medios y alegrías compartidas, pero todo comenzó hace más de seis años en oscuras noches en arroyos aledaños a la ciudad de Santa Fe en busca de las “simpática rana” como coinciden en definir, detrás de una propuesta de tesis doctoral por el entonces licenciado en Biología de Exactas UBA, Taboada. “Estas ranas son difíciles de ver de día. Son nocturnas. En la Argentina, Paraguay, Brasil y otros países de Sudamérica viven asociadas a plantas flotantes como camalotes. Son animales bastantes chicos, de tres a cuatro centímetros”, describe Faivovich a este anfibio sobre el escenario natural adonde iba a observarlas para luego traer algunas de ellas al laboratorio. Aquí, precisamente, descubrieron su fluorescencia.

De familia enorme, existen 7.600 especies de ranas, poco más de dos mil son arborícolas. Entre estas últimas se halla Hypsiboas punctatus, a la que solo se la conoce por su nombre científico. Nunca fue bautizada

(De izq. a der.) Julián Faivovich, Darío Estrin, Lucía Chemes, Federico Pedron, Sara Bari, Gabriela Lagorio.

(De izq. a der.) Julián Faivovich, Darío Estrin, Lucía Chemes, Federico Pedron, Sara Bari, Gabriela Lagorio.

con un mote más familiar, quizás porque está lejos de la gente. Al principio, los investigadores se sumergían en el agua hasta el cuello para alcanzarla, pero no resultaba cómodo y hasta era peligroso. Luego, con un bote, se fueron internando y surfeando los camalotales.

“A la noche nos embarcábamos dos o a lo sumo tres personas a bordo de una piragua. Los sitios son bastantes inaccesibles por la vegetación y muchas veces tenés que colocar la canoa arriba de los camalotes para abrirte camino. No es posible remar con comodidad. Salís a la noche hasta las 5 ó 6 de la mañana y gran parte del tiempo estás en silencio”, relata Taboada. ¿Peligros? “Trabajamos con mucha iluminación porque en los camalotes puede haber yararás, que podrían    subirse al bote -cosa que nunca pasó-, y que además te genera intranquilidad cuando uno mete la mano en el camalotal para agarrar una rana”, señala.

El sonido del contacto con el agua y la vegetación junto con el de los animales convertían esas noches estrelladas en una función única con platea especial para los científicos. Y más aún, cuando los machos de las ranas comenzaban a croar. “Distinguimos seis o siete cantos diferentes, ya sea para cortejo,  agresión, entre otros”, indica.

Los primeros años ellos desconocían la fluorescencia de la rana. Entonces, iluminaban el arroyo con luz roja para no alterar a los animales. “Cuando supimos de la fluorescencia, llevamos linterna de luz ultravioleta y las veíamos brillando arriba de las hojas. Además, cierta vegetación como los repollitos de agua también fluorescen cuando pones luz UV. Es muy impresionante”, destaca Faivovich, afortunado espectador de este paisaje que el ojo humano no logra visualizar a simple vista, salvo con estos efectos especiales.

Sorpresas te da la vida

Ese día en el laboratorio con luz violeta azul iluminando la pequeña rana, ella tuvo la última palabra con su verde fluorescencia que “no perdía intensidad en el tiempo, como suele ocurrir”, dice Taboada.

¿Qué está pasando?, se dijeron ante el impacto inicial. Buscaron ranas de otras especies, las probaron en iguales circunstancias, chequearon que todo estuviera bien y el resultado asombroso solo se daba en Hypsiboas punctatus . “Nos quedamos sin palabras. Íbamos a buscar fluorescencias rojas y esto no tenía sentido en el contexto que íbamos a buscar. Le comentamos a Julián (Faivovich), quien obviamente quiso verlo. Ahí comenzó el camino de estudiar fotofísica, qué pasa con la química, y esos fueron los últimos años de la investigación”, enumera Taboada.

La rana iluminó otro camino para la investigación y requería distintos especialistas, como Fabio Estrin. “Nuestro grupo -historia- se incorporó para responder una pregunta muy concreta, referida a las propiedades fisicoquímicas del compuesto responsable de la fluorescencia, cuando el proyecto ya estaba muy avanzado. La manera de proceder consistía en realizar reuniones y, de ser necesario, intercambiar mensajes por correo electrónico a medida que íbamos avanzando en el desarrollo de las simulaciones computacionales que fueron nuestro aporte al trabajo”.

Esta interrelación de investigadores que llevaba a laboratorios de Argentina y de Brasil es remarcada por Pedron: “A nivel científico destaco, realmente, el intercambio que hubo entre gente de ramas muy distintas, algo que tristemente en los últimos años es cada vez menos frecuente”.

Ni bien vieron los destellos no se encandilaron. “Nosotros, desde el momento en que nos dimos cuenta de que la rana era fluorescente, supimos que era algo muy importante”, desliza Faivovich. Pero este descubrimiento fue hace más de cuatro años y no lo dieron a conocer entonces. Ellos buscaron completar el trabajo con una serie de datos técnicos y mayor investigación para fortalecer el hallazgo antes de ser publicado recientemente en PNAS.

“El estudio de la emisión de luz en organismos vivos no es muy común en animales terrestres y el descubrimiento de ranas fluorescentes de por sí es un hecho llamativo. Este trabajo es el primer reporte científico de fluorescencia en anfibios. El hecho de observar fluorescencia en esta especie acarreó otras preguntas importantes: ¿Dónde se origina la fluorescencia en el animal? ¿Qué compuesto químico la produce? ¿Cumple algún rol la fluorescencia observada o es un simple subproducto de la naturaleza química de los compuestos presentes en la rana sin función biológica?”, plantea Lagorio.

Ella, a renglón seguido, brinda las respuestas alcanzadas. “La fluorescencia se origina en la linfa y glándulas de la piel. Los compuestos que emiten corresponden a una familia de isoquinolinonas.

Este tipo de fluoróforos, bautizados en este trabajo como hiloínas, no es conocido en animales. Se realizaron cálculos computacionales para explicar la solubilidad del compuesto y las propiedades espectroscópicas. Para conocer si la fluorescencia podría cumplir un rol, se evaluó la proporción de fotones fluorescentes y la de fotones reflejados por el animalito en condiciones de iluminación de crepúsculo y de luz de luna (momentos del día donde presentan su actividad) y se obtuvo que el aporte de la fluorescencia en esas condiciones puede llegar al 30 por ciento”.

Para el futuro, son muchas las expectativas. “Se abren -advierte Lagorio- interesantes vías de investigación adicional como explorar el potencial uso de las hiloínas como marcadores fluorescentes en estudios en biomedicina y biotecnología”.

Estas son solo algunas de las posibilidades. Y ¿el equipo continuará trabajando junto? “¡Espero que sí! En principio, tenemos temas en curso, y más resultados para reportar”, concluye entusiasta Bari.

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