23/Abr/09

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Convertir levadura y bacterias en fábrica de gasolina

Tome levadura de cerveza, añada un gen de una planta de saladar, cultívelo con una bacteria oscura encontrada en un vertedero francés de basura, ¿y qué obtiene? Una manera barata y renovable de cargar combustible en su automóvil, afirma Christopher Voigt, biólogo sintético en la University of California, San Francisco

Nuestra civilización depende del petróleo,
pero necesitamos encontrar una manera de
hacerlo de carbono neutro.

Mientras los biocombustibles obtenidos de plantas pueden ser teóricamente una fuente de energía de carbono neutro, muchos también desplazan cultivos que producen alimento. Al hacerlos de celulosa —el abundante material estructural en los restos de cultivos y hierbas— se puede eludir ese problema.

Pero faltan los procesos eficientes para hacerlo. El equipo de Voigt estaba buscando una manera de obtener los microbios para hacer el trabajo duro, convirtiendo la celulosa de los restos de las cosechas o de las hierbas en químicos llamados metilo-haluro, que a su vez podrían ser convertidos en gasolina regular mediante una simple reacción catalítica.

Búsqueda de una enzima

Una variedad de plantas y microorganismos producen metilo-haluros de manera natural, en cantidades pequeñas, usando enzimas metilo-haluro-tranferasas (MHTs). Pero se conocen apenas un puñado de esas enzimas, de modo que el equipo de Voigt se puso en una búsqueda detectivesca para encontrar más.

Recorrieron bases de datos de secuencias de ADN buscando genes que producen proteínas, un 18% o más, similares a las conocidas MHT. Luego pidieron a una compañía de síntesis de ADN que produjera los 89 genes encontrados, y los montaran en el genoma de la bacteria E. coli, para ver cuál de ellos producía metilo-haluros de manera más eficiente.

"Esencialmente estábamos exprimiendo las bases de datos de secuencias por función", explica Voigt.

El claro ganador fue uno de los conocidos genes MHT de la Batis maritima, conocido como turtleweed (alga tortuga) o saltwort (salicomia y otras), una planta que se encuentra en las marismas saladas al sudeste de EE.UU. y California.

Bichos amigos

El equipo de Voigt montó el gen en la levadura para producir una tensión capaz de hacer metilo-haluros en grandes cantidades. Pero el rompecabezas no estaba terminado todavía. Tuvieron que encontrar un organismo que digiriera la celulosa en moléculas más pequeñas para que la levadura pudiera fácilmente convertirse en el sustrato para la enzima MHT.

La mayor parte de los microbios que digieren celulosa crecen lentamente y sólo se vuelven eficientes en temperaturas relativamente altas. Los investigadores necesitaban un organismo que pudiera crecer más o menos a la misma velocidad que la levadura, y en la misma temperatura: alrededor de 30°C.

Después de una búsqueda extensiva a través de la literatura científica, encontraron el candidato ideal: una bacteria llamada Actinotalea fermentans, aislada en los '80 en un vertedero en Francia.

Esa bacteria excreta acetato: si se cultiva sola, pronto se envenena a sí misma con este desperdicio. Pero la levadura puede tranquilamente usar el acetato como una fuente de alimento.

Voigt y sus colegas habían reunido el equipo microbiano perfecto: A. fermentans convierte la celulosa en acetato, que a su vez es convertido en metilo-haluro por la levadura modificada genéticamente. Un proceso de baja temperatura y barato, que produce metilo-haluros que son convertidos fácilmente en combustible.

Más barato que el petróleo

Los investigadores están trabajando ahora para hacer más eficiente el proceso, alterando los genes de su levadura para afinar su metabolismo y producir más sustrato para la enzima MHT del acetato disponible. Suponiendo que el sistema pueda trabajar de una manera tan eficiente que la levadura convierta el azúcar en etanol, calculan que podría producir una gasolina más barata que loa del petróleo.

El nuevo cultivo de Voigt es uno de varios intentos para hacer que los microbios produzcan biocombustibles avanzados. Por ejemplo, el equipo de James Liao en la University of California, Los Angeles, ha modificado genéticamente a la E. coli para producir alcoholes de cadenas largas, que contienen más energía que el etanol derivado de las plantas, el biocombustible principal usado hoy.

Mientras tanto, la compañía LS9 de South San Francisco está jugando con procesos bioquímicos bacteriales que convierten el azúcar en ácidos grasos, que pueden ser convertidos en biodiesel.

"Es valioso tener tantos enfoques sobre la mesa como sea posible", dice Jay Keasling de la University of California, Berkeley, que dirige el Joint Instituto de Bioenergía del Departamento de Energía de EE.UU. en Emeryville, California.

Fuente: New Scientist. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard