Un grupo de científicos israelíes ha diseñado una bacteria capaz de alimentarse de dióxido de carbono (CO2), en miras a combatir el cambio climático. En un avance notable que podría allanar el cambio hacia los combustibles neutros en carbono, los investigadores del Instituto de Ciencia Weizmann crearon esta bacteria genéticamente modificada, capaz de sobrevivir a partir del consumo de dióxido de carbono en lugar de azúcar.
Los investigadores crearon una cepa de E. coli que consume CO2 para obtener energía en lugar de compuestos orgánicos. Según explicaron, el crecimiento autótrofo (que elabora su propia materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas) se logró después de varios meses de evolución continua en el laboratorio, en un quimiostato (tanque especial de producción para las bacterias) bajo intensificación de la limitación de carbono orgánico y confirmado mediante un marcado isotópico (un método científico mediante el cual ciertos átomos son reemplazados por un isótopo en una molécula).
A través de la ingeniería genética lograron que las bacterias convirtieran el CO2 en carbono orgánico, sustituyendo la energía del sol, un ingrediente vital en el proceso de fotosíntesis, con una sustancia llamada formiato, que también atrae la atención como un generador potencial de electricidad limpia.
El equipo utilizó el “cableado metabólico” para ayudar a transformar la dieta de E. coli y hacerla consumir CO2 de manera similar a una planta. Dicho método es una adaptación a las condiciones de bajo contenido de nutrientes y oxígeno en el microambiente, que permiten que las células hiperproliferen. Esto implicaba agregar genes que metabolizan el CO2 y eliminar genes que generalmente procesan compuestos de azúcar.
“Desde una perspectiva científica básica, queríamos ver si es posible una transformación tan importante en la dieta de las bacterias, desde la dependencia del azúcar hasta la síntesis de toda su biomasa a partir del CO2”, dijo el primer autor de la investigación, Shmuel Gleizer.
“Más allá de probar la viabilidad de tal transformación en el laboratorio, queríamos saber qué tan extrema debe ser una adaptación en términos de los cambios en el modelo de ADN bacteriano”, agregó.
Gleizer y otros científicos del Instituto Weizmann resaltaron la “increíble plasticidad del metabolismo bacteriano”.
“Nuestro principal objetivo era crear una plataforma científica conveniente que pudiera mejorar la fijación de CO2, que puede ayudar a abordar los desafíos relacionados con la producción sostenible de alimentos y combustibles y el calentamiento global causado por las emisiones de CO2”, dijo el autor principal Ron Milo, biólogo de sistemas en el Instituto.
El extraordinario descubrimiento, reportado el miércoles en Cell y retomado por la prestigiosa revista de ciencias Nature, podría conducir a la producción de bajas emisiones de carbono para su uso en biocombustibles o alimentos, lo que ayudaría a erradicar el exceso de CO2 en la atmósfera.
“Nuestro laboratorio fue el primero en perseguir la idea de cambiar la dieta de un heterótrofo normal para convertirlo en autotrofismo" dijo Milo. “Parecía imposible al principio, pero nos ha enseñado numerosas lecciones en el camino, y al final demostramos que sí se puede hacer. Nuestros hallazgos son un hito importante hacia nuestro objetivo de aplicaciones científicas eficientes y ecológicas", agregó.
Las bacterias de laboratorio que pasaron a una dieta de CO2 fueron alimentadas con cantidades muy altas de gas. Sin embargo, en condiciones atmosféricas regulares, aún necesitarían azúcar para vivir.
Los autores dicen que una limitación importante es que la bacteria actualmente libera más CO2 del que se consume a través de la fijación de carbono. Además, se necesitan otras investigaciones antes de que sea posible discutir la escalabilidad del enfoque para uso industrial. Sin embargo, aseguraron que su próximo paso será apuntar a suministrar energía a través de electricidad renovable para abordar el problema de la liberación de CO2 y mejorar su comprensión de las condiciones en que la bacteria puede florecer.
“Esta hazaña es una poderosa prueba de concepto que abre una nueva y emocionante perspectiva de usar bacterias modificadas para transformar productos que consideramos residuos en combustible, alimentos u otros compuestos de interés”, concluyó el profesor Milo.
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