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Investigadores de la Institución de Oceanografía Scripps en la Universidad de California en San Diego han desarrollado un método que podría mejorar en gran medida la producción de biocombustibles a partir de pequeñas algas marinas.
Como se informó en una reciente edición online de Proceedings of the National Academy of Sciences, la estudiante graduada de Scripps Emily Trentacoste dirigió el desarrollo de un método para modificar genéticamente un componente clave del crecimiento en la producción de biocombustibles.
En la búsqueda de maneras de reducir la dependencia de los seres humanos del consumo de combustibles fósiles tradicionales, y con ello el aumento de las concentraciones de dióxido de carbono y sus efectos perjudiciales sobre el medio ambiente, la producción de combustibles económicamente viables a partir fuentes biológicas no es una meta fácil de alcanzar.
Existe un obstáculo importante en la investigación de biocombustibles de algas relacionado con la producción de aceites de lípidos, las moléculas de grasa que almacenan energía que pueden aprovecharse para combustible. Se trata de un círculo vicioso que frena los avances en la producción de biocombustibles económicamente eficaces, porque las algas producen principalmente los aceites de lípidos deseados cuando están hambrientas de nutrientes, pero si les faltan nutrientes, no crecen bien. Y aun cuando con una dieta saludable las algas se desarrollan bien, producen carbohidratos en lugar de los lípidos deseados para combustible.
En un salto significativo que elimina este obstáculo en la producción de lípidos, Trentacoste y sus colegas utilizaron un conjunto de datos de expresión genética (llamados “transcriptómica” en laboratorios) para apuntar a una enzima específica dentro de un grupo de algas microscópicas conocidas como diatomeas (Thalassiosira pseudonana). Mediante el diseño metabólico de la “supresión” de las enzimas reductoras de grasa, llamadas lipasas, los investigadores pudieron aumentar los lípidos sin comprometer el crecimiento. Las cepas genéticamente modificadas que desarrollaron podrían ser producidas ampliamente en otras especies, dicen los investigadores.
“Estos resultados demuestran que las manipulaciones metabólicas específicas pueden emplearse para aumentar la acumulación de moléculas relevantes para el combustible […] y sin efectos negativos sobre el crecimiento”, explica Trentacoste. “Hemos demostrado que la ingeniería de esta vía es un enfoque único y práctico para aumentar el rendimiento de los lípidos.”
“Científicamente es un gran logro”, asegura Mark Hildebrand, profesor de biología marina en Scripps y coautor del estudio. “Hace cinco años la gente decía que nunca se podrían obtener más lípidos sin afectar negativamente al crecimiento. En este trabajo se demuestra que no hay una barrera intrínseca y nos da la esperanza de otras cosas nuevas que podemos intentar; abre la puerta a mucho más trabajo por hacer.”
Además de reducir el costo de la producción de biocombustibles por el aumento del contenido en lípidos, el nuevo método conlleva un avance en la velocidad de producción de cultivos de biocombustibles de algas debido al proceso de selección eficaz utilizado en el nuevo estudio.
“El mantenimiento de altas tasas de crecimiento y la acumulación de biomasa alta es imprescindible para la producción de biocombustibles de algas a grandes escalas económicas”, señalan los autores en el artículo.
“Parece especialmente apropiado que Scripps-UC San Diego esté mostrando tanto liderazgo en el campo de los biocombustibles sostenibles de algas, por ejemplo, con el Centro de California para la Biotecnología de Algas como punto de partida, dada la historia de esta institución que juega un papel tan importante en la investigación del cambio climático”, dijo el coautor del documento William Gerwick, un distinguido profesor de ciencias oceanográficas y farmacéuticas en en el Centro de Biotecnología Marina y Biomedicina de Scripps y la Facultad Skaggs de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de California en San Diego. “Sin embargo, estos avances no se producen de forma aislada, y el proyecto actual es un gran ejemplo de cómo los diferentes laboratorios pueden colaborar para lograr avances mayores que los que posiblemente conseguirían por separado.”
Además de Trentacoste, Hildebrand y Gerwick, también son coautores de la investigación Roshan Shrestha, Sarah Smith, Corine Gle, y Aarón Hartmann.
El Instituto Nacional de Salud, la Comisión de Energía de California, la Oficina de Investigaciones Científicas de la Fuerza Aérea, el Ministerio de Energía y la Fundación Nacional para la Ciencia apoyaron la investigación.
FUENTE: Instituto de Oceanografía Scripps.
