Temas-Biología: Ecologia, bacterias y biologia sintetica

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Ecologia, bacterias y biologia sintetica

via Ecologia y Medio Ambiente by Redacción on 7/21/09

Por Esteban Magnani

Es un prejuicio común (al menos entre los seres humanos) que el hombre es la especie dominante del planeta. Pero quien esté dispuesto a rascar un poco la superficie puede encontrar poca evidencia para sostener semejante idea. Alcanzaría con analizar un solo grano de polvo para descubrir en él tantas bacterias como personas viven en la Argentina.

La velocidad de reproducción de estos seres unicelulares los hace aumentar su número exponencialmente: en 10 minutos, una colonia de bacterias puede duplicarse por medio de la división celular. El único límite a su crecimiento es el medio en el que viven. Semejante velocidad y variedad permiten a la evolución encontrar un casi infinito campo de prueba y error gracias al cual las bacterias han podido conquistar prácticamente cada rincón del planeta, aunque le duela al ego humano. Como no podía ser de otra manera, los científicos han decidido aprovechar tan tremenda capacidad de diversas maneras.

¿Qué es la bilogia sintetica?

En su permanente búsqueda para aprovechar los recursos existentes, el hombre está pensando en la especie más exitosa (las bacterias). La biología sintética reúne la ingeniería y las ciencias de la vida para diseñar y construir nuevos insumos biológicos que no existen en el mundo natural (organismos y artefactos) o para modificar los diseños existentes en los sistemas biológicos. Quienes promueven la biología sintética persiguen un tipo de "ingeniería genética extrema" en la esperanza de construir sistemas vivos artificiales que desempeñen tareas como la producción de energéticos o compuestos farmacéuticos.

Conversion de plastico

Es sabido que las botellas de plástico constituyen un verdadero problema en el momento de descartarlas sin contaminar el ambiente. El Polietilentereftalato (PET), con el que están fabricadas, es un hueso duro de roer, es decir, de descomponer en elementos simples. A partir del razonamiento de que la selección natural probablemente hará, algún día, que un ser vivo aproveche la enorme cantidad de plástico que el hombre ha sacado del interior de la Tierra, a algunos investigadores se les ocurrió salir a apurar los tiempos.

Así fue como Kevin O'Connor y su equipo del University College de Dublín se lanzaron a la caza de una bacteria que hubiera desarrollado al menos parcialmente la capacidad de digerir botellas plásticas. Y cerca de una planta de procesamiento de botellas descubrieron las bacterias Pseudomonas, que disfrutan atragantándose con el PET y lo convierten, en un 24 por ciento, en otro tipo de plástico llamado Polihidroxialcanoatos (PHA).

La ilusión es que la manipulación y selección forzada de estas bacterias en el laboratorio reduzca los tiempos evolutivos para conseguir una eficiencia aún mayor. Amén de la disminución de tamaño de los basureros del mundo, la ventaja está en que el PHA es un plástico valioso, biodegradable, que sirve, por ejemplo, para hacer los stents, tubos muy pequeños que se introducen en las arterias para evitar que colapsen. El uso del PHA no está más difundido por las dificultades que se presentan para fabricarlo en mayor cantidad.

Ahora, O'Connor apunta a cerrar mejor el círculo: puesto que el PET calentado en ausencia de oxígeno se convierte en ácido tereftálico (TA, según su sigla en inglés), aceite y gas, y algunas bacterias se pueden alimentar del primero, lo ideal es conseguir bacterias que, además, lo conviertan en PHA. Su pesquisa lo llevó a analizar "cultivos" a lo ancho del mundo, en la suciedad de las plantas de procesamiento de botellas de PET.

Así fue como encontró 32 colonias que sobrevivieron en el laboratorio alimentándose nada más que de TA. Después de 48 horas de observación, detectaron que 3 de los cultivos acumulaban cierta cantidad del valioso PHA con mejores rendimientos que las Pseudomonas. El próximo paso es mejorar la eficiencia: por ahora se consigue entre un 25 y un 30 por ciento; el objetivo es llegar a un 50 o 60 por ciento. Si se quiere dimensionar la importancia potencial del descubrimiento, basta con tener en cuenta que en EE.UU., en 2006, del PET sólo se recicló el 23,5 por ciento. O'Connor lo justifica diciendo que ese reciclado entrega, después del paso final, un PET de tan escaso valor como el que entra al proceso. Para colmo, en tiempos como el actual, en el que el precio del petróleo del que se hace el plástico se desmorona, el costo del reciclado puede llegar a ser superior a su rentabilidad.

El combustible del futuro y la biologia sintetica

Otro campo posible de aprovechamiento de las bacterias es el apremiante campo de la energía. En su búsqueda de un combustible económico y "limpio", la comunidad científica ha cifrado buena parte de sus esperanzas en el hidrógeno, lo que pese a las insistentes promesas ha resultado sumamente esquivo.

Este elemento, el que más abunda en el Universo, es renovable y no contamina. Por estas razones se lo considera desde hace largo tiempo el combustible de un futuro que, hay que decirlo, por ahora no llega debido al alto costo de producción en grandes cantidades.

Una vez más, unidas a este objetivo, las bacterias ad hoc se hacen ver en el panorama. Equipos de científicos de las dos universidades populares de Valencia y centros científicos de Francia, Suecia, Portugal y Reino Unido se han propuesto "programar" una bacteria para que, al ser iluminada, produzca hidrógeno en forma eficiente. En este ámbito, físicos, informáticos, biólogos y matemáticos trabajan en equipo.

Pedro Fernández de Córdoba, responsable del equipo español, explica que la rama de la ciencia que se ocupa de estas cuestiones "es la biología sintética, una ciencia emergente que combina los métodos de la ingeniería con los de la biología para crear circuitos metabólicos, es decir, cadenas de ADN".

Estos circuitos se introducen en microorganismos unicelulares, como las bacterias, que se transforman en una especie de robots biológicos destinados a desempeñar tareas fijas. En este caso, las bacterias fotosintéticas conformarían una especie de microfábricas que asumirían la tarea de generar hidrógeno.

En el Reino Unido, los investigadores ya han puesto en marcha un reloj alimentado por pilas de hidrógeno. Las pilas funcionan en dos etapas: primero, el hidrógeno es separado en electrones y protones, y luego se lo combina con oxígeno para producir agua. Las reacciones se dan en electrodos separados que fuerzan a los electrones a viajar entre ellos, lo que genera la electricidad.

El desperdicio es, simplemente, agua. El problema radica en el costo de los electrodos, que son de un material tan caro como el platino. Para catalizar las reacciones químicas, los investigadores británicos descartaron el platino y recubrieron cada electrodo con enzimas, uno con la proveniente de bacterias y el otro con la originada en hongos.