Esta vez, la luz ha vuelto a recibir el Premio Nobel: en esta ocasión hemos aprendido a “activar y desactivar” el cerebro mediante la luz.

El 5 de octubre, hora local, la Academia Karolinska de Suecia anunció que el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2026 se otorgaría a la optogenética, “el arte de encender y apagar el cerebro con la luz”. A lo largo de 125 años, la luz ha sido reconocida por quinta vez con este prestigioso galardón: desde los rayos X, que permiten ver los huesos, hasta el LED azul que ilumina millones de hogares, y hoy, el haz de luz azul que interactúa directamente con las neuronas. Esta es una línea clara: conocer la luz → comprender la luz → producir luz → regular la vida mediante la luz → manipular la vida con la luz.

El primer beso (1901): ver un mundo invisible

La noche del 8 de noviembre de 1895, en un laboratorio de la Universidad de Würzburg, Alemania, el físico Wilhelm Röntgen estaba experimentando con un tubo de rayos catódicos. Para evitar que la luz se filtrara, envolvió el tubo completamente con cartón negro. Sin embargo, justo al aplicar la corriente eléctrica, notó que un trozo de cartón recubierto de material fluorescente, situado a un metro de distancia, emitía una tenue luminosidad.

¿Cómo pudo atravesar el cartón negro para llegar hasta allí?

Durante las seis semanas siguientes, Röntgen vivió y trabajó sin salir del laboratorio. Descubrió que estos rayos invisibles podían atravesar madera, libros y piel, pero eran bloqueados por los huesos y los metales. El 22 de diciembre de 1895, hizo que su esposa Bertha colocara su mano sobre una placa fotográfica, obteniendo así la primera radiografía médica de la historia: los contornos óseos aparecían nítidos, y el anillo de boda era claramente visible. Se dice que, al verla, Bertha exclamó: “He visto mi propia muerte”.

【Ilustración 2: La mano de la señora Röntgen】Nota: El 22 de diciembre de 1895, la primera radiografía médica de la humanidad —la mano izquierda de la señora Röntgen— muestra claramente los huesos y el anillo de boda (foto histórica, dominio público)

Al no saber qué era ese fenómeno, Röntgen le dio el nombre de “X”, la letra utilizada en matemáticas para representar lo desconocido. Este “no saber” abrió precisamente una nueva dimensión en el conocimiento humano: resulta que el límite de la luz va mucho más allá de la estrecha franja que perciben nuestros ojos.

【Ilustración 3: El espectro electromagnético】Nota: El espectro electromagnético es una gran familia; la luz visible constituye solo una parte extremadamente pequeña, mientras que los rayos X ocupan longitudes de onda aún más cortas

Un detalle importante: Röntgen no solicitó ninguna patente para los rayos X y donó el premio del primer Premio Nobel de Física en 1901 a su universidad. Hoy, desde los escáneres de los hospitales hasta los sistemas de seguridad de los aeropuertos, este descubrimiento “gratuito” salva innumerables vidas cada año.

El segundo beso (1921): comprender el “núcleo cuántico” de la luz

Röntgen permitió que la humanidad viera una nueva forma de luz, mientras que Einstein logró que comprendiéramos su naturaleza esencial.

La historia comienza con un fenómeno experimental “anómalo”. Los científicos observaron que, cuando la luz incide sobre una superficie metálica, puede liberar electrones (fenómeno conocido como “efecto fotoeléctrico”). Sin embargo, algo extraño sucedía: ni siquiera la luz roja, por muy intensa que fuera, conseguía liberar electrones; en cambio, una débil luz ultravioleta sí lo hacía. Además, los electrones salían instantáneamente, sin ningún proceso acumulativo de energía.

Según la teoría predominante durante cien años —“la luz es una onda”—, la energía de una onda se transmite de manera continua; por lo tanto, si la luz es suficientemente intensa y se mantiene durante un tiempo adecuado, debería ser capaz de liberar electrones. Pero los hechos experimentales desafiaban esta explicación clásica.

En 1905, Albert Einstein, entonces empleado de 26 años en la oficina de patentes, propuso una hipótesis revolucionaria: la luz no es una onda continua, sino una serie de “balas de energía” discretas —más tarde llamadas “fotones”—. La energía de estas balas depende únicamente de la frecuencia (color) de la luz, y no de su intensidad. Una luz roja de baja frecuencia es como un puñado de pequeñas piedras que no pueden romper una nuez: por muchas que sean, no servirán. En cambio, un fotón de alta frecuencia, como la luz ultravioleta, puede liberar un electrón con tan solo una pequeña cantidad de energía.

【Ilustración 4: Principio del efecto fotoeléctrico】Nota: Modelo de “balas de energía” del efecto fotoeléctrico —la energía de los fotones depende de la frecuencia (color), no de la intensidad

Esta hipótesis parecía tan descabellada incluso para el físico experimental Robert Millikan, quien pasó diez años intentando refutarla mediante experimentos; sin embargo, sus resultados terminaron confirmando con precisión la fórmula de Einstein, lo que le valió el Premio Nobel de Física en 1923.

Por ello, el Premio Nobel de Física de 1921 fue otorgado a Einstein. Cabe destacar que obtuvo el galardón gracias al efecto fotoeléctrico, no a la teoría de la relatividad. Este avance estableció la “dualidad onda-partícula” de la luz y sentó las bases de toda la mecánica cuántica. Hoy, los paneles solares, las cámaras de los teléfonos móviles y las comunicaciones por fibra óptica funcionan gracias a este pequeño “fotón”.

El tercer beso (2014): crear la luz azul que ilumina nuestro mundo

Los dos primeros premios Nobel recompensaron el “conocimiento de la luz”; el tercero, en cambio, reconoció la “producción de luz”, y además, fue el que más nos concierne a todos.

Los LEDs (diodos emisores de luz) no son una novedad: ya en los años cincuenta y sesenta del siglo pasado, surgieron sucesivamente LEDs de luz roja y verde. Sin embargo, fabricar una bombilla de luz azul resultó sumamente difícil durante tres décadas. La razón era sencilla: si no se combinan correctamente los colores primarios rojo, verde y azul, no se puede obtener luz blanca, y los LEDs nunca podrían entrar en el mercado de la iluminación. En aquel entonces, las lámparas incandescentes de baja eficiencia y las lámparas fluorescentes que contenían mercurio dominaban el mercado mundial.

【Ilustración 5: Cómo transformar la luz azul en luz blanca】Nota: Sin luz azul no hay luz blanca —la solución predominante en las bombillas LED actuales combina un chip de luz azul con polvo fluorescente amarillo

La dificultad de los LEDs azules radicaba en los materiales: se requería un semiconductor llamado nitruro de galio, cuyos cristales eran extremadamente difíciles de cultivar, con numerosas imperfecciones y propensos a romperse. Grandes empresas como RCA habían abandonado este proyecto desde los años setenta. Sin embargo, Isamu Akasaki y Hiroshi Amano, de la Universidad de Nagoya en Japón, decidieron no rendirse: en 1986, primero depositaron una “capa amortiguadora” de nitruro de aluminio sobre un sustrato de zafiro, logrando finalmente un cristal de nitruro de galio de alta calidad; en 1989 superaron también el desafío del “dopaje tipo p”, creando el primer prototipo de LED azul con una luminancia satisfactoria. Mientras tanto, en la pequeña ciudad japonesa de Tokushima, una empresa química de apenas doscientos empleados, Nichia Chemical, el ingeniero Shuji Nakamura ideó una mejora innovadora en el equipo, logrando en 1993 el primer LED azul de alta luminancia del mundo y siendo el primero en comercializarlo.

En 2014, el Premio Nobel de Física fue concedido a estos tres científicos, con la siguiente motivación: “por inventar un diodo emisor de luz azul de alta eficiencia, que ha traído una fuente de luz blanca brillante y ahorradora de energía”. El presidente del comité evaluador lo expresó de manera clara: “Muchas grandes compañías lo intentaron y fracasaron; fueron estos tres quienes perseveraron hasta el final.”

Hoy, la iluminación LED consume aproximadamente un 80% menos de energía que las lámparas incandescentes, lo que ha contribuido a reducir continuamente la proporción del consumo eléctrico mundial destinada a la iluminación. Este beso trajo consigo la vitalidad cotidiana.

El cuarto beso (2017): resulta que la luz está sincronizando nuestros relojes biológicos

Si los tres primeros besos pertenecían a la física, el cuarto trasladó la mirada del laboratorio a la propia vida.

Casi todos los organismos vivos poseen un “reloj biológico” que gira aproximadamente cada 24 horas: activos al amanecer y descansando al atardecer. Pero, ¿cómo exactamente la luz ajusta este reloj? Los ganadores del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2017 —Hall, Rosbash y Young— revelaron la respuesta utilizando moscas de la fruta.

La historia comenzó en 1971: científicos del Instituto de Tecnología de California descubrieron que, en algunas moscas de la fruta, existía una mutación que aceleraba, ralentizaba o incluso desactivaba por completo el reloj biológico; todo se debía a un gen llamado period. En 1984, Hall, Rosbash y Young clonaron independientemente este gen y luego ensamblaron un sofisticado “engranaje molecular”:

• Por la noche, el gen period comienza a producir proteína PER, que se acumula progresivamente;

• Esta proteína PER acumulada entra en el núcleo celular y, a su vez, “apaga” los genes responsables de su propia producción —actúa como un freno automático;

• Por el día, la proteína PER se degrada gradualmente, el freno se libera y los genes vuelven a trabajar, iniciando un nuevo ciclo diario;

• El elemento clave es otra proteína, TIM: es sensible a la luz y se descompone al recibirla —esta es la “llave molecular” que cada mañana resetea el reloj biológico.

【Ilustración 6: El circuito de retroalimentación negativa del reloj biológico】Nota: El engranaje molecular del reloj biológico —la proteína PER se acumula por la noche y se autoinhibe; al amanecer, la luz descompone la proteína TIM para “sincronizar” el reloj

¿Y cómo transmite la luz esta señal al cerebro? En 2002, los científicos encontraron la respuesta: además de los conos y bastones que permiten ver, nuestros ojos cuentan con un tercer tipo de célula fotosensible —las células ganglionares ipRGC, sensibles a la melanopsina—, que no participan en la formación de imágenes, sino que informan directamente al centro del reloj biológico en el cerebro, siendo especialmente sensibles a la luz azul de aproximadamente 480 nanómetros.

【Ilustración 7: Por qué la luz azul es la más estimulante】Nota: En los ojos existen dos tipos de receptores de luz —los conos, responsables de la visión, y las células ipRGC, sensibles al reloj biológico (más sensibles a la luz azul de 480 nm)

Esto explica una paradoja de la vida moderna: ¿por qué cuanto más usamos el móvil antes de dormir, más despiertos nos sentimos? Porque la luz azul de la pantalla coincide precisamente con esa longitud de onda cercana a los 480 nanómetros —equivalente a enviarle al reloj biológico, en plena noche, un mensaje erróneo de “ahora es día”. Las alteraciones metabólicas, los trastornos del sueño e incluso un mayor riesgo de enfermedades provocados por el trabajo nocturno, los turnos rotativos y los viajes intercontinentales tienen su origen en este desajuste del ritmo circadiano. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer clasificó ya en 2007 el “trabajo por turnos que altera el ritmo circadiano” como factor carcinogénico de categoría 2A.

Para la industria de la iluminación, este premio tiene un significado profundo: la luz no es solo una herramienta para iluminar espacios, sino también una “señal horaria” que regula la vida —precisamente la base científica detrás de los conceptos recientes de “iluminación centrada en las personas” y “iluminación saludable”.

El quinto beso (2026): usar un rayo de luz para accionar interruptores en el cerebro

El 5 de octubre de 2026, la Academia Karolinska de Suecia anunció que el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de este año sería otorgado a Karl Deisseroth, Peter Hegemann y Georg Nagel, en reconocimiento a sus “descubrimientos sobre canales iónicos controlados por la luz y la optogenética”. Los tres compartirán un premio de 12 millones de coronas suecas (aproximadamente 8,02 millones de yuanes chinos).

El punto de partida de esta historia es una alga unicelular.

En la década de 1990, Hegemann se preguntó: ¿por qué esta alga unicelular, la Chlamydomonas, reacciona con tanta rapidez ante la luz? La percepción visual humana requiere una serie de reacciones químicas que tardan al menos 10 milisegundos, mientras que la alga responde veinte veces más rápido. Él y Nagel finalmente hallaron la respuesta en la alga: canal rodopsina —una proteína que se encuentra adherida a la membrana celular; al recibir luz azul, sus canales iónicos se abren como compuertas, permitiendo que los iones cargados ingresen directamente a la célula y generen una señal eléctrica. Se trata de una conversión fotoeléctrica a “velocidad de la luz”, sin intermediarios químicos.

Más sorprendente aún, descubrieron que, al trasplantar el gen de esta proteína a otras células, aquellas que originalmente no respondían a la luz también desarrollaron su propio “interruptor fotosensible”.

Deisseroth tomó el relevo decisivo: en 2005, introdujo el gen de la canal rodopsina en neuronas de ratón, logrando activar exitosamente señales nerviosas mediante luz azul; en 2007, llevó esta tecnología aún más lejos, usando fibras ópticas para transmitir luz azul dentro del cerebro vivo de un ratón y encender con precisión neuronas específicas —nació así la optogenética (optical + genetics).

【Ilustración 8: Principio de la optogenética】Nota: La optogenética consiste en implantar en las neuronas un “interruptor controlado por la luz” proveniente de la alga; al recibir luz azul, se activa en milisegundos

La revolución de esta técnica radica en que, anteriormente, al estudiar el cerebro, los científicos solo podían “observar”: veían que cierta región cerebral se iluminaba y suponían que estaba relacionada con determinado comportamiento, pero no podían demostrar la causalidad. Ahora, pueden, como si presionaran una tecla, abrir o cerrar con precisión un grupo específico de neuronas y verificar directamente “qué función cumple este conjunto de células”. Cómo se forman los recuerdos, cómo se codifica el miedo, cómo se desarrolla la adicción, dónde se encuentran los circuitos anormales de la enfermedad de Parkinson o la epilepsia —durante los últimos veinte años, miles de laboratorios en todo el mundo han utilizado esta “llave de la luz” para abrir la caja negra del cerebro. El presidente del comité del premio comentó: “La optogenética ofrece la posibilidad de trazar el mapa del cerebro de una manera que antes solo soñábamos”.

Además, esta tecnología está avanzando hacia la aplicación clínica: en 2016, una mujer de Dallas, Estados Unidos, ciega debido a la retinosis pigmentaria, fue sometida a la primera prueba mundial de tratamiento optogenético —introduciendo el gen de la proteína fotosensible en las células residuales de la retina y sustituyendo las células fotoreceptoras dañadas por señales artificiales de luz. El objetivo final del equipo de investigación es devolver la capacidad de ver a las personas ciegas.

【Ilustración 9: De iluminar a dialogar con la vida】Nota: En 125 años, la humanidad ha completado cinco etapas en el uso de la luz

Al repasar estos cinco besos, surge una línea clara:

• 1901: conocer la luz —resulta que existe un mundo oculto más allá de la luz visible;

• 1921: comprender la luz —la luz es una serie de balas de energía cuantizada;

• 2014: producir luz —por primera vez, la humanidad domina una fuente artificial de luz eficiente y económica;

• 2017: regular la vida —la luz calibra diariamente nuestro reloj biológico a través de los ojos;

• 2026: manipular la vida —la luz se convierte en un interruptor preciso que dialoga directamente con las neuronas.

Desde “iluminar el mundo” hasta “dialogar con la vida”, el papel de la luz en manos humanas ha cambiado por completo. Para quienes han dedicado toda su vida a trabajar con la luz, esto representa tanto la mejor nota al pie de la época como una invitación: cuando la luz empiece a ser recetada como “medicamento”, quienes la entienden tendrán cada vez más oportunidades en el escenario.

Nota de reimpresión

Este artículo fue reproducido desde la cuenta oficial de WeChat 【Guang Ju Ju Guang Le Le】, cuyo autor es 【Xiaoyao Shan Ren Xiaoyao Feng】.