Peter Hegemann

Peter Hegemann nació en Münster, Alemania, el 11 de diciembre de 1954. Biofísico especializado en proteínas sensibles a la luz, sus investigaciones sobre la respuesta luminosa de las algas condujeron al descubrimiento y caracterización de las canalrodopsinas, proteínas que terminaron proporcionando una herramienta fundamental para controlar la actividad de las neuronas mediante luz. En 2026 recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina junto con Georg Nagel y Karl Deisseroth.

Una familia de médicos y una vocación de explorador

Aunque nació en Münster, Hegemann creció en Aquisgrán dentro de una familia en la que la medicina parecía casi una tradición profesional. Sus padres eran médicos, al igual que sus dos abuelos, su hermano y otros familiares. Él eligió otro camino. Estudió en un gimnasio humanístico donde el latín y el griego ocupaban buena parte del programa, materias que, según recordaría después, le interesaban mucho menos que la química, la física, la biología, el arte o la música.

Fuera de las aulas tocaba la flauta en una orquesta y disfrutaba con las motocicletas. También desarrolló una fascinación por los grandes exploradores, especialmente por las expediciones polares de Fridtjof Nansen y Roald Amundsen. De ellos dijo haber aprendido el valor de la preparación, la paciencia y la confianza en los compañeros cuando se trabaja en territorios desconocidos. Al comprobar que quedaban pocas regiones geográficas por descubrir, trasladó esa idea de exploración hacia la ciencia.

Comenzó a estudiar química en la Universidad de Münster en 1975 y dos años después se trasladó a la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich para orientarse hacia la bioquímica. Durante aquellos años le impresionó especialmente el bioquímico Feodor Lynen. Tras finalizar sus estudios entró en el laboratorio de Dieter Oesterhelt, en el Instituto Max Planck de Bioquímica de Martinsried, donde encontró el campo que marcaría su carrera: las proteínas capaces de transformar la luz en procesos biológicos.

De las proteínas sensibles a la luz a las algas

Oesterhelt había descubierto la función de la bacteriorrodopsina como bomba de protones impulsada por luz. Hegemann realizó su tesis sobre otra proteína microbiana, la halorrodopsina, una bomba de cloruro también activada por luz, y obtuvo el doctorado en 1984. Años después recordó una regla particular de su director: quienes trabajaban con él debían buscar problemas suficientemente alejados de las investigaciones del propio Oesterhelt, aunque permanecieran dentro de la fotobiología.

Entre 1985 y 1986 trabajó con Kenneth W. Foster en la Universidad de Syracuse, en Estados Unidos. Allí profundizó en el estudio de la percepción luminosa de microorganismos. Regresó después a Alemania y en 1986 pasó a dirigir un grupo de investigación en el Instituto Max Planck de Bioquímica. En 1993 fue nombrado profesor de Bioquímica en la Universidad de Ratisbona.

Su organismo de estudio principal se convirtió en Chlamydomonas reinhardtii, un alga verde unicelular capaz de detectar la luz y modificar su movimiento en función de ella. En 1991, Hegemann y Harald Harz describieron corrientes de calcio reguladas por rodopsinas en estas algas. Las respuestas eran demasiado rápidas para encajar bien con los mecanismos conocidos de las rodopsinas animales y apuntaban hacia un sistema más directo.

La búsqueda se prolongó durante años. Hegemann colaboró estrechamente con Georg Nagel y Ernst Bamberg, especialistas en biofísica de membranas y electrofisiología. El trabajo fue colectivo: combinó la experiencia del grupo de Hegemann en fotobiología de algas con la capacidad de los colaboradores de expresar proteínas en otras células y medir con precisión las corrientes eléctricas que generaban.

El descubrimiento de las canalrodopsinas

En 2002, Nagel, Hegemann, Bamberg y otros investigadores publicaron la caracterización de la canalrodopsina-1. Demostraron que una sola proteína procedente de Chlamydomonas podía funcionar como un canal iónico controlado directamente por la luz. Un año después caracterizaron la canalrodopsina-2, o ChR2, un canal catiónico cuya apertura podía desencadenarse rápidamente mediante iluminación.

La importancia del mecanismo residía en su simplicidad. La proteína reunía en una misma molécula la recepción de la luz y la apertura del canal: al absorber un fotón cambiaba de conformación y permitía el paso de iones a través de la membrana celular. Esto hacía posible convertir una señal luminosa en una señal eléctrica con una velocidad adecuada para intervenir sobre células excitables.

La canalrodopsina-2 original servía fundamentalmente para despolarizar y activar células. La posibilidad general de activar y también inhibir neuronas mediante luz llegó después, mediante otras proteínas fotosensibles y mediante nuevas canalrodopsinas y variantes modificadas. Esta distinción resulta importante porque la optogenética posterior terminó reuniendo herramientas con funciones distintas bajo un mismo método.

Cómo las canalrodopsinas llegaron al cerebro

La idea de controlar genéticamente neuronas mediante luz no surgió de un único experimento. Gero Miesenböck y sus colaboradores habían demostrado ya en 2002 que era posible hacer fotosensibles determinadas neuronas introduciendo componentes del sistema visual de Drosophila. Posteriormente exploraron otros procedimientos, entre ellos sistemas basados en receptores como P2X2 y ligandos liberados mediante luz. Aquellos trabajos establecieron tempranamente el principio de la estimulación óptica de neuronas seleccionadas genéticamente.

Las canalrodopsinas ofrecieron, sin embargo, una herramienta mucho más directa. En 2005, Edward Boyden, Feng Zhang, Ernst Bamberg, Georg Nagel y Karl Deisseroth publicaron un experimento decisivo: introdujeron ChR2 en neuronas de mamífero y demostraron que pulsos de luz azul podían desencadenar potenciales de acción con precisión de milisegundos. Hegemann no firmó aquel artículo; su contribución esencial estaba en los trabajos previos que habían permitido identificar y comprender la proteína utilizada en el experimento.

La combinación de genética y luz acabó recibiendo el nombre de optogenética. En lugar de estimular indiscriminadamente una región cerebral mediante electricidad, los investigadores podían introducir proteínas sensibles a la luz en tipos celulares determinados y después actuar sobre ellos con precisión temporal. Esto permitió comprobar de manera causal qué papel desempeñaban poblaciones concretas de neuronas en el movimiento, el aprendizaje, la memoria, la motivación, el miedo o la conducta.

El desarrollo histórico explica también por qué distintos premios han reconocido combinaciones diferentes de investigadores. El Premio Shaw de Ciencias de la Vida y Medicina de 2020 fue concedido a Hegemann, Nagel y Gero Miesenböck: los dos primeros por las canalrodopsinas y Miesenböck por sus métodos pioneros de control óptico de neuronas. La optogenética nació de varias líneas experimentales que terminaron convergiendo.

Investigación en Berlín y nuevas herramientas

Tras su etapa en Ratisbona, Hegemann fue nombrado profesor de Biofísica Experimental en la Universidad Humboldt de Berlín en 2004. Allí continuó investigando los mecanismos moleculares de las canalrodopsinas y otros fotorreceptores. En 2015 fue seleccionado para una cátedra sénior Hertie dedicada a las neurociencias, que le permitió concentrar una parte mayor de su actividad en investigación.

Pese a la relación de su trabajo con el cerebro, Hegemann ha señalado que no se considera propiamente un neurocientífico. Formado como químico y bioquímico, prefiere definirse como fotobiólogo cuantitativo: estudia cómo interactúa la luz con sistemas biológicos y utiliza la química, la electrofisiología y la biología molecular para entender esos procesos.

Su laboratorio y sus colaboradores han trabajado en modificaciones de canalrodopsinas destinadas a alterar su velocidad de apertura y cierre, sensibilidad, respuesta a diferentes longitudes de onda y selectividad por determinados iones. Estas variantes permiten adaptar la herramienta al problema experimental: utilizar menos intensidad luminosa, trabajar con colores diferentes, mejorar la resolución temporal o, mediante canalrodopsinas capaces de conducir aniones, reducir la actividad de las neuronas en lugar de estimularla.

La optogenética permanece ante todo como una herramienta de investigación, pero algunas de sus aplicaciones han empezado a desplazarse hacia la medicina experimental. Se han ensayado estrategias para recuperar parcialmente respuestas visuales en personas con degeneraciones de retina y se estudian aplicaciones relacionadas con circuitos cerebrales, audición y otras enfermedades neurológicas. Estos usos clínicos no constituyen todavía tratamientos generales y representan una etapa distinta del descubrimiento básico realizado por Hegemann y sus colaboradores.

Fuera del laboratorio, Hegemann ha citado entre sus aficiones el jazz, la navegación y el esquí, además del tiempo con sus nietos. Esa dimensión personal conserva cierta continuidad con su temprana fascinación por los exploradores: en sus propios recuerdos sobre su carrera, la investigación aparece menos como una sucesión de premios que como una búsqueda de territorios científicos que todavía no habían sido cartografiados.

Premios y Nobel de Fisiología o Medicina 2026

El reconocimiento internacional a sus investigaciones fue creciendo a medida que la optogenética se extendía por los laboratorios. En 2013 recibió el Premio Louis-Jeantet de Medicina y el Premio Gottfried Wilhelm Leibniz. Posteriormente obtuvo el Canada Gairdner International Award en 2018 y el Premio Shaw en 2020. En 2021 compartió el Premio Albert Lasker de Investigación Médica Básica con Dieter Oesterhelt y Karl Deisseroth por los descubrimientos relacionados con las proteínas microbianas sensibles a la luz y su aprovechamiento en optogenética.

El 5 de octubre de 2026, la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska anunció la concesión del Premio Nobel de Fisiología o Medicina a Peter Hegemann, Georg Nagel y Karl Deisseroth «por sus descubrimientos sobre los canales iónicos activados por la luz y la optogenética».

El premio reconoció dos pasos científicos estrechamente relacionados pero diferenciables. Hegemann y Nagel participaron en el descubrimiento y caracterización de las canalrodopsinas como canales iónicos directamente controlados por luz. Deisseroth y sus colaboradores mostraron después cómo aprovechar esas proteínas para controlar con precisión la actividad neuronal. Ernst Bamberg desempeñó asimismo un papel importante en los primeros trabajos electrofisiológicos sobre las canalrodopsinas y fue coautor de los artículos fundamentales de 2002, 2003 y 2005.

La trayectoria de Hegemann quedó así ligada a una transferencia poco habitual entre disciplinas: una investigación iniciada para comprender cómo un alga unicelular percibe y busca la luz proporcionó, décadas después, uno de los instrumentos experimentales más utilizados para averiguar cómo funcionan los circuitos del cerebro.