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La fluorescencia revela las maravillas de la naturaleza

Muchas técnicas de microscopía emplean el uso de la fluorescencia. Las imágenes resultantes son a menudo de gran belleza, como se muestra en estos tres vídeos premiados en el concurso Nikon Small World 2012. Se puede observar el movimiento de las mitocondrias dentro de las neuronas de un pez, una etapa de la formación de los huevos de mosca o la aparición de una raíz de Arabidopsis thaliana en 3D.

Ciertas moléculas pueden absorber partículas (generalmente fotones) que causan la aparición de un estado excitado. Su retorno a un nivel de equilibrio da lugar a la emisión de luz. Este es el principio de la fluorescencia. Las moléculas sensibles a la luz, o fluoróforos, se caracterizan por espectros de excitación y emisión. De este modo, emiten colores específicos.

Numerosos estudios han utilizado técnicas de fluorescencia microscópica para resaltar estructuras específicas dentro de las células (ADN, ARN, etc.). Los tres vídeos a continuación muestran ejemplos del potencial de estos métodos. Todos fueron presentados en la competición Nikon Small World 2012. El primero de ellos fue galardonado con el segundo premio. Los otros dos han recibido una mención honorífica.

El transporte de las mitocondrias (verde) dentro de las células nerviosas (azul) ha sido filmado en un larvas de pez cebra transgénico. © Dominik Paquet, de la Universidad Rockefeller y el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas

Las mitocondrias son las centrales eléctricas de las células eucariotas. Pueden viajar a las zonas más cercanas a los candidatos de las moléculas de ATP (adenosina trifosfato), un compuesto que transporta la energía al seno de los enlaces fosfato-fosfato.

Dominik Paquet, de la Universidad Rockefeller, logró filmar el movimiento de las mitocondrias dentro de las neuronas sensoriales de un pez cebra de 2 días, vivo e intacto. Este animal ha sido ya objeto de cambios genéticos. Los transgenes mitoCFP y memYFP fueron utilizados para hacer las membranas celulares y mitocondrias fluorescentes, respectivamente, en azul y verde. En esta película, la larva tiene 1 milímetro de largo.

Durante su puesta, la mosca de la fruta Drosophila melanogaster expulsa ovocitos acompañados por un conjunto de células alimentadoras. Este grupo de células, células protegidas adaptadas para formar una cámara de huevos o ovariola se degenera 15 minutos después de salir del ovario de la hembra.

Contra todo pronóstico, las cámaras de huevo de Drosophila no permanecen fijos en su desarrollo. Constantemente giran alrededor de un eje de alargamiento (ampliación 400x). © Saori Haigo de la Universidad de California en Berkeley

El desarrollo de estas estructuras ha sido estudiada durante más de cincuenta años. Nadie se había dado cuenta, antes de la publicación de este vídeo, de que constantemente giran a lo largo de su eje de elongación durante el crecimiento. Estos movimientos permiten la deposición de las fibras de colágeno alrededor de las cámaras. Este hilo actuaría como un corsé y dirigiría el alargamiento de las cámara a lo largo de un eje definido.

Saori Haigo de la universidad de California en Berkeley, y autor del vídeo, ahora se pregunta si un proceso similar podría explicar la forma de los huevos de gallina.

La Arabidopsis thaliana es un modelo de estudio desde hace muchos años. También ha sido objeto de muchas investigaciones con técnicas fluorescentes.

El desarrollo de una de las raíces laterales de la Arabidopsis thaliana se ve en 3D mediante microscopía de fluorescencia (ampliación de 20 veces). © Daniel von Wangenheim, Goethe Universität Frankfurt am Main

Un millar de plantas pueden ser cultivadas en un metro cuadrado, es pequeña. Por otra parte, su ciclo de desarrollo es corto (2 meses). Los resultados experimentales se pueden obtener rápidamente. Su genoma pequeño (125.000 kb) hace que sea un modelo de elección de los estudios genéticos.

En este vídeo, el desarrollo de una raíz lateral fue seguido durante varios días. Los investigadores de la Universidad Goethe de Frankfurt am Main (FSI) han logrado mantener la planta a medida que crece verticalmente en el microscopio. En todo momento, muchas fotografías fueron tomadas por el cambio cada vez que el plano de enfoque. La superposición de todas estas imágenes se puede reconstruir la raíz en tres dimensiones. Cada segmento fue fotografiado iluminado con una luz especial para activar la fluorescencia.

Nikon organiza anualmente el International Small World Competition. El concurso tiene como objetivo premiar las fotografías más bellas o vídeos realizados a través de un microscopio. Lanzado en 1974, está abierto a profesionales de todas las disciplinas y los aficionados.

Los documentos enviados deben tener un interés científico o industrial. Asimismo, deberán presentar todos los elementos técnicos necesarios para obtener una buena imagen o de vídeo (imagen de la estructura, composición, color, etc.). Último requisito: el público debe quedar sorprendido.

Seguimiento de las mitocondrias dentro de las neuronas sensoriales.

El uso de técnicas de fluorescencia se utiliza para seguir las mitocondrias dentro de las neuronas sensoriales. Estas células transmitir información al cerebro. En este caso, las observaciones se hicieron a la cola de un pez cebra larvas. © Dominik Paquet, de la Universidad Rockefeller y el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas

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