El CO2, el gas de efecto invernadero dominante que calienta la tierra, procedente del uso de combustibles fósiles causa el 65% de las emisiones de gases que contribuyen al calentamiento global, mientras otro 11% procede de las actividades humanas de deforestación y usos agrícolas del suelo, según el Grupo Intergubernamental sobre Cambio Climático.
A pesar de la creciente conciencia sobre las consecuencias del cambio climático, las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero siguen aumentando día a día. Y en los últimos años, los científicos han trabajado para aplicar en esta área los más recientes avances de la ingeniería genética. Es así que diferentes equipos de investigadores esperan aprovechar las formas de vida sintéticas para convertir el dióxido de carbono atmosférico, o CO2, en alimentos, combustibles y productos químicos que los humanos podamos usar. La meta final es superar la capacidad natural de absorción que tienen las plantas.
En un estudio publicado el miércoles pasado en la revista Cell, investigadores de Israel informaron la “reprogramación” de una cepa de la bacteria Escherichia coli, o E. coli, que pudo consumir CO2 para obtener energía en lugar de compuestos orgánicos como azúcares y grasas. Aunque el estudio viene con una advertencia importante: “el proceso actualmente produce más CO2 del que consume”, pero el equipo de investigación espera que su trabajo pueda proporcionar una base para fuentes de energías futuras. Este trabajo, se basó en el desarrollo pionero de Daniel Nocera quien había creado una bacteria mediante ingeniería genética. La bacteria, llamada Ralston Eutropha, fue desarrollada artificialmente con el objetivo de absorber hidrógeno y dióxido de carbono, y más tarde, convertirlos en combustible a base de alcohol.
En términos generales, las criaturas vivientes se dividen en dos tipos de organismos. Existen autótrofos, como las plantas, que crean sus propios alimentos a partir de la luz y compuestos inorgánicos como el dióxido de carbono. Los autótrofos constituyen la mayoría de la biomasa de la Tierra y contribuyen a muchas de nuestras fuentes de alimentos y combustible. También hay heterótrofos, como los animales y algunas formas de bacterias, que dependen de engullir otros organismos y compuestos orgánicos para sobrevivir. Ron Milo, coautor del trabajo puntualizó: “nuestro laboratorio fue el primero en perseguir la idea de cambiar la dieta de un heterótrofo normal para convertirlo en autótrofo”. Adicionalmente destacó que “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 el objetivo de tener aplicaciones científicas eficientes y ecológicas”. En otras palabras, convertir un heterótrofo en un autótrofo con el fin de consumir CO2. En biología sintética, los científicos se han esforzado por crear heterótrofos, como E. coli, en el laboratorio que potencialmente frenaría los impactos del calentamiento global causado por las emisiones de dióxido de carbono.
En el estudio, los científicos describen cómo pudieron de la bacteria para producir toda su masa a partir de CO2. Durante varios meses, hicieron evolucionar gradualmente la cepa para hacer que las bacterias fueran más dependientes del dióxido de carbono, en lugar de los azúcares, para el crecimiento.
“Enseñar a una bacteria intestinal a hacer los trucos de la reconectar los procesos metabólicoss plantas, era una posibilidad remota», dijo Shmuel Gleizer, primer autor del estudio e investigador del Instituto de Ciencia Weizmann, en un comunicado de prensa. “Además, fue sorprendente ver el número relativamente pequeño de cambios genéticos necesarios para hacer esta transición”.
Como se mencionó anteriormente, el equipo de Milo reconoce un importante talón de Aquiles. Los investigadores han logrado que la bacteria fije CO2, pero ese proceso requiere energía y las fuentes energéticas utilizadas, los formiatos, se convierten a su vez en CO2. Sin embargo, en el futuro, los formiatos generados podrían removerse del medio de cultivo y así evitar su oxidación a CO2. En ese escenario, las bacterias serían fijadoras netas del CO2 de la atmósfera en lugar de emisoras. También señalan que se requiere más investigación para ver cómo es posible escalar la propuesta a nivel industrial. Por ahora, los investigadores describieron el estudio como un “trampolín” hacia tipos de producción más sostenibles.
Finalmente, se podría pensar también en diseñar en el laboratorio un fragmento de ADN para que las bacterias lo incorporen, con toda la información necesaria que les permita fijar naturalmente el CO2. Una opción controvertida, sería tomar la decisión de diseminar por la naturaleza ese “dispositivo genético”, con el fin de reducir el CO2 atmosférico. De momento, esa posibilidad es ciencia ficción, pero no lo será por mucho tiempo.
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