¿Magia de los calamares? De transparente a iridiscente: el futuro de la luz que abre la "célula de transformación instantánea" de los calamares

1. Introducción──El código de vestimenta de las profundidades marinas

Los calamares son criaturas marinas que, a lo largo de la historia y en todo el mundo, han demostrado ser especialmente hábiles en el arte de la "transformación". Al detectar peligro, se vuelven transparentes en un instante, desorientando a sus depredadores. Durante la comunicación con sus compañeros o en el cortejo, una ola iridiscente recorre su piel, enviando mensajes a través de patrones de color. Detrás de estas habilidades hay dos sistemas de coloración. Uno es el "cromatóforo", que contiene pigmentos como amarillo, rojo y negro, y el otro es el "iridóforo", que utiliza la interferencia de la luz para producir color. Este artículo detalla un estudio reciente que ha desvelado por primera vez en 3D la estructura a nanoescala dentro de los iridóforos y, basándose en estos hallazgos, ha desarrollado una película fotónica multifuncional, todo ello con reacciones de las redes sociales.

2. Contexto de la investigación──La enigmática proteína llamada "reflectina"

Dentro de los iridóforos se encuentra una proteína especial llamada "reflectina", presente en alta densidad. Desde que se reportó su existencia en la década de 1950, la reflectina solo se ha encontrado en algunos cefalópodos como calamares, sepias y pulpos, siendo una molécula rara. Se ha supuesto que su capacidad para cambiar dinámicamente su estado de autoensamblaje debido a la fosforilación o cambios de pH está relacionada con el mecanismo de "cambio de color instantáneo". Sin embargo, durante mucho tiempo ha sido un "caja negra" cómo se estructura tridimensionalmente dentro de las células y qué leyes físicas utiliza para manipular la luz.

3. Enfoque──Capturando células enteras con tomografía holográfica 3D

En esta ocasión, un equipo conjunto de la Universidad de California en Irvine (UCI) y el Instituto de Biología Marina de Woods Hole (MBL) adoptó la microscopía de fase cuantitativa de baja iluminación (tomografía holográfica 3D). Esta técnica permite reconstruir la estructura interna a nanoescala basándose en diferencias de índice de refracción, sin necesidad de introducir colorantes fluorescentes fuertes en las células vivas. Los investigadores extrajeron fragmentos de piel de calamares vivos de California (Doryteuthis pealeii) y obtuvieron conjuntos de datos tridimensionales en cuestión de segundos por volumen único. Esto permitió observar cómo se apilan las "placas de reflectina" con gran detalle.

4. Descubrimiento──Un "espejo de Bragg móvil" en capas helicoidales

El análisis reveló que la reflectina no toma una forma de placa, sino que se apila en "nanocolumnas" que forman una espiral (helicoidal) suave, una estructura sin precedentes. El ancho de cada columna es de 200 a 400 nm, y el paso del enrollamiento es de un promedio de 1.5 µm. El índice de refracción de la reflectina es 1.46 y el del agua es 1.33, lo que proporciona un alto contraste que, al cambiar de forma sinusoidal, produce una "reflexión de Bragg". Cuando el calamar recibe un estímulo nervioso, cambia el grado de fosforilación de la reflectina→se altera el equilibrio de carga→cambia la presión osmótica entre columnas→la distancia entre placas (d) se contrae. En cuestión de milisegundos, el valor "d" puede variar de manera reversible, desplazando el pico de reflexión desde el espectro visible (azul a rojo) hasta el infrarrojo cercano. Es, sin duda, un "espejo de Bragg móvil" creado por un organismo vivo.

5. Material biomimético──Película que cambia de color e infrarrojo con estiramiento

Lo interesante de esta investigación es que no se detiene en la elucidación estructural. El equipo expresó en gran cantidad el gen de la reflectina en E. coli, extrajo la proteína y la autoensambló en una base de poliimida para recrear las nanocolumnas. Además, insertaron una capa metálica de plata ultrafina cada 10 nm para controlar la radiación infrarroja. La película prototipo es flexible, con un grosor de 80 µm, y cambia de color de verde a naranja y rojo al estirarse, mientras que al aumentar la temperatura de la superficie, la emisividad infrarroja disminuye hasta un 40%. Incluso después de 2000 pruebas de plegado, las propiedades fotónicas se mantuvieron casi intactas.

6. Áreas de aplicación──Potencial que se extiende a lo militar, ambiental y médico

Camuflaje de defensa
Dado que puede controlar simultáneamente las tres áreas de luz visible, infrarrojo cercano y radiación térmica, es posible lograr "camuflaje de color" y "camuflaje térmico" en una sola tela, que anteriormente requería materiales separados. DARPA ya ha lanzado un programa piloto y planea pruebas de campo para 2027.

Ropa de control térmico portátil
Para trabajadores al aire libre y atletas, se está desarrollando ropa de "aire acondicionado pasivo" que aumenta el albedo y reduce la radiación infrarroja cuando la temperatura sube, y aumenta la emisividad en frío. Se estima que podría reducir el uso de energía de aire acondicionado en un 6-12% en toda la ciudad.

Sensores biomédicos
Aprovechando la característica de que la distancia entre columnas de reflectina cambia con la presión y el estiramiento, se están desarrollando medidores de tensión adheridos a la piel para analizar en tiempo real las variaciones de presión arterial y los patrones respiratorios. Al ser ópticos, son menos susceptibles al ruido electromagnético.

Dispositivos fotónicos
Se ha comenzado a investigar la aplicación de la reflexión de Bragg variable como espejo resonante en láseres de microcavidad, para construir láseres de longitud de onda variable sin necesidad de mantenimiento. Si se recubre el interior de una fibra óptica, se espera que funcione como un "sensor en línea" cuya longitud de onda cambia con el campo magnético externo o la temperatura.

7. Reacciones en redes sociales──"La ciencia ficción se acerca a la realidad"

Tan pronto como la investigación fue publicada en la revista Science de EE.UU., *X (anteriormente Twitter)* vio la tendencia "#SquidSkinTech". Un hilo explicativo publicado por el influencer tecnológico @The_Tradesman1 alcanzó 31,000 retweets y 12,000 me gusta en 48 horas. En los comentarios, se encontraron desde bromas como "Elon Musk debería poner esto en el exterior de Starship" hasta preocupaciones sobre cómo afectaría a los reportajes si se desarrollaran uniformes de camuflaje óptico.

En Reddit, en r/science, el comentario principal fue un juego de palabras: "¿Reflectina? Refleja más que luz; ¡refleja mis inseguridades sobre la tecnología de camuflaje!", superando los 50,000 votos positivos. En los hilos de discusión más orientados a la ingeniería, se debatieron temas como "cómo aumentar el rendimiento del proceso de fabricación rollo a rollo" y "si se puede reducir el tiempo de autoensamblaje de ms a µs", mostrando un interés profundo en la implementación práctica.

8. Perspectiva de los expertos──La intersección de la biología del color y la fotónica

La profesora asociada Leila Deravi del MIT Media Lab comentó: "No hay casi precedentes de que la biología del color animal y la ciencia de materiales se hayan acercado tanto. El próximo paso es observar en tiempo real cómo los cromatóforos e iridóforos se coordinan en el sistema nervioso para crear patrones dinámicos". Además, el profesor Mario Aaron del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Stanford señaló: "La reflectina como material de polipéptido autoensamblado no requiere metales raros y es sostenible. Combinada con la fotónica de silicio, tiene el potencial de funcionar como un interruptor óptico en la comunicación de datos de próxima generación, reduciendo significativamente las emisiones de CO₂".

9. Hoja de ruta hacia la comercialización──Producción en masa, costos y regulaciones

En la línea de prototipos de investigación actual, el costo es de aproximadamente 120 dólares por metro cuadrado, pero con el apoyo de DARPA y la Fuerza Aérea de EE.UU., se espera que una instalación de producción rollo a rollo que combine impresión por esténcil y polimerización por plasma entre en funcionamiento a finales de 2026. Se estima que el costo podría reducirse a 15 dólares/m² para 2028 a medida que avance la producción en masa. En términos de regulación, dado que contiene proteínas de origen biológico, se requiere la certificación de la cadena de suministro que cumpla con los niveles de bioseguridad. Además, podría aplicarse la regulación de exportación (ITAR), por lo que la licencia y la transparencia son esenciales en el desarrollo conjunto nacional e internacional.

10. Conclusión──El futuro de la luz tejido por la "magia del mar"

Lo que estaba oculto en la piel del calamar era un "espejo de Bragg móvil" que parecía una micromáquina viva. La serendipia de la ciencia básica en la etología animal abre de un golpe un rango de aplicaciones que incluyen camuflaje militar, eficiencia energética, sensores médicos e incluso fotónica de comunicaciones. La "cambio de color instantáneo" que los organismos marinos han evolucionado durante millones de años podría ser una pista para el futuro de la humanidad, que enfrenta crisis climáticas y escasez de recursos. Tal vez lo próximo en cambiar no sea el color del calamar, sino nuestra forma de vida en su totalidad.

Artículo de referencia