Organismos genéticamente modificados al rescate de los biocombustibles

Estudios recientes de un equipo de EE.UU. sobre hongos capaces de degradar la xilosa permiten tener grandes esperanzas en los biocombustibles, en un proceso que no compite con la cadena alimentaria.

Para elaborar bioetanol, el método consiste en dejar que las bacterias descompongan la materia orgánica para producir etanol; es lo que se conoce como fermentación etílica. Se lleva a cabo con azúcar y produce alcohol etílico o etanol.

La industria de los biocombustibles está siendo criticada desde sus inicios, en principio porque entra en conflicto con la cadena alimentaria a cauasa la materia prima utilizada, y porque no ofrece tanto rendimiento como les gustaría a sus desarrolladores. De ahí la importancia de mejorar el rendimiento de los biocombustibles.

Con esto en mente, equipo de investigación dirigido por Dana Wohlbach de la Universidad de Wisconsin, ha explorado nuevos métodos. Y la transgénesis – el desarrollo de organismos genéticamente modificados – parece ser una técnica interesante.

La levadura del pan es incapaz de plantar cara a las xilosa

Saccharomyces cerevisiae es un hongo bastante familiar, que conocemos mejor bajo el nombre de levadura de pan o incluso como levadura de cerveza. Es en este microorganismo en el que deberíamos pensar cada vez que nos tomamos una cerveza o disfrutamos de una rebanada de pan.

Más allá de los panaderos y cerveceros, este hongo también es de interés porque la industria lo ha vinculado de forma esencial a la cadena de producción de bioetanol. Este microorganismo es el que convierte la glucosa en alcogol.

Pero hay una trampa: Saccharomyces cerevisiae es relativamente eficiente para convertir la glucosa (C6H12O6) en etanol (CH3CH2OH), pero sin embargo es incapaz de catalizar pentosas (azúcar
con cinco átomos de carbono, del tipo de C5H10O5), como la xilosa.

Dos hongos capaces de digerir la xilosa

Sin embargo, la xilosa es muy abundante en la materia orgánica y en particular en la corteza de la madera. Las enzimas necesarias para digerir la xilosa se obtuvieron a partir Pichia stipitis, otro hongo que es asimilado por la Saccharomyces cerevisiae con el fin de que sea capaz de digerir la xilosa. Sin embargo, este proceso muestra debilidades en ciertas condiciones atmosféricas. Hay que encontrar una manera de mejorar el rendimiento de la descomposición de este azúcar, y eso es lo que el equipo de investigadores, que publicaron sus hallazgos en la revista PNAS, ha conseguido hacer.

La solución viene de la mano de la Spathaspora passalidarum y la Candida tenuis. O más bien sus genes. Estos dos organismos se instalan en el sistema digestivo de los escarabajos xilófagos. Estos hongos tienen la capacidad de digerir fácilmente la xilosa presente en la celulosa de los árboles, y proporcionan nutrientes a los escarabajos.

El consumo de xilosa por el hongo Saccharomyces cerevisiae con el gen CtAKR (morado) o sin (gris). © Wohlbach et al, 2011

Genómica comparativa para identificar el gen

Los investigadores confrontaron el genoma de estos hongos con otros hongos capaces de digerir la xilosa e identificaron los genes que son la fuente de este poder. A continuación, aislaron los genes (CtAKR) que insertaron a continuación en el genoma de S. cerevisiae. Con ello, han sido capaces de observar un aumento en el rendimiento de la degradación de la xilosa (y por lo tanto la producción de etanol).

Esta investigación podría ser especialmente interesante ya que el material vegetal utilizado en este proceso no es utilizado por la industria alimentaria (principalmente madera y corteza), evitando así uno de los grandes problemas de la producción de biocombustibles.

Un gen introducido en el hongo de la Saccharomyces cerevisiae (foto) le otorga la capacidad de digerir la xilosa y como consecuencia aumentar la eficiencia en la producción de bioetanol.

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