{"id":89945,"date":"2010-06-01T10:25:00","date_gmt":"2010-06-01T13:25:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2010\/06\/01\/la-biologia-sintetica-y-la-bioenergia\/"},"modified":"2017-02-03T15:47:50","modified_gmt":"2017-02-03T17:47:50","slug":"la-biologia-sintetica-y-la-bioenergia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-biologia-sintetica-y-la-bioenergia\/","title":{"rendered":"La biolog\u00eda sint\u00e9tica y la bioenerg\u00eda"},"content":{"rendered":"

\"\"UC SAN DIEGO<\/span>\u00bfSe imagina usted lector, si con base en una secuencia completa de su genoma lograse sintetizar su propio ADN, introducirlo en una c\u00e9lula humana y despu\u00e9s hacer que su ADN asumiese el mando de esa c\u00e9lula, formando tejidos, \u00f3rganos y hasta una copia id\u00e9ntica a usted mismo, a la cual usted podr\u00eda transferir sus memorias?<\/p>\n

Al igual que en la novela de ciencia ficci\u00f3n de Phillip K. Dick, que origin\u00f3 el gui\u00f3n de la pel\u00edcula Blade Runner, parece que al menos un importante experimento de ese concepto se hizo realidad. El J. Craig Venter Institute (JCVI) public\u00f3 el 20 de mayo pasado en el sitio de la revista Science un art\u00edculo en donde informa acerca de la activaci\u00f3n de un genoma sint\u00e9tico de un microorganismo en otro, la bacteria Mycoplasma mycoides. La medida del \u00e9xito en este caso fue el hecho de que el genoma sint\u00e9tico tom\u00f3 el control de otra c\u00e9lula, y esa c\u00e9lula pas\u00f3 a reproducirse en laboratorio.<\/p>\n

Fundador del JCVI, el cient\u00edfico Craig Venter, en varias entrevistas, dice que ahora va en busca del genoma de un alga para producir bioenerg\u00eda. Yo lo escuch\u00e9 decir algo similar en una conferencia, en el marco del \u00faltimo Congreso Mundial de Biotecnolog\u00eda en Barcelona, en 2009. Uno de los grandes retos que tenemos actualmente es producir bioenerg\u00eda de manera barata y ambientalmente sostenible. El descubrimiento del JCVI abre el camino para que investigadores obtengan microorganismos \u201cingenierados\u201d, que hagan el trabajo de producci\u00f3n de etanol o biodiesel con excelentes est\u00e1ndares.<\/p>\n

Ac\u00e1 en Brasil, en el Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda del Bioetanol (CTBE), en Campinas, estamos \u201cingenierando\u201d bacterias y hongos con enzimas que atacan la pared celular vegetal y pueden ayudar en el desarrollo de la ruta tecnol\u00f3gica de la segunda generaci\u00f3n de etanol. Uno de los laboratorios del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda del Bioetanol (el INCT de Bioetanol), liderado por el investigador Richard Ward, inform\u00f3 en el marco del \u00faltimo workshop de INCT, en abril pasado, sobre ensayos con una enzima quim\u00e9rica, es decir, una prote\u00edna montada artificialmente, que tiene la capacidad de atacar a dos componentes de la pared celular al mismo tiempo: la lignina y la hemicelulosa.<\/p>\n

As\u00ed, aun cuando no hayamos hecho (por ahora) nada tan espectacular como Venter, la bioenerg\u00eda brasile\u00f1a comienza a inmergirse en la era de la biolog\u00eda sint\u00e9tica. Existen varias v\u00edas por optar y problemas por resolver en lo que hace al empleo de esta tecnolog\u00eda. Una de ellas consiste en \u201cingenierar\u201d el metabolismo de la Saccharomices cerevisiae, la levadura que usamos para hacer alcohol, de manera tal que la misma sea capaz de usar los az\u00facares de cinco carbonos provenientes de las hemicelulosas, algo que ella no hace muy bien.<\/p>\n

Con microorganismos, las aplicaciones de la biolog\u00eda sint\u00e9tica ser\u00e1n mucho m\u00e1s r\u00e1pidas y producir\u00edan resultados impresionantes. Por otro lado, con organismos m\u00e1s complejos, pueden tardar mucho m\u00e1s. De cualquier modo, los bi\u00f3logos ya se mueven en ese sentido, y lo est\u00e1n haciendo a trav\u00e9s de la comprensi\u00f3n de los organismos como sistemas complejos.<\/p>\n

Un gran paso, pero todav\u00eda inicial
\n<\/strong>La introducci\u00f3n de un genoma sint\u00e9tico en una c\u00e9lula constituye sin lugar a dudas un paso importante en el \u00e1rea de la biolog\u00eda. Si consideramos que un gen corresponde en promedio a entre 10 y 15 kbps (1 kbp equivale a mil bases de ADN), lo que el grupo del JCVI hizo fue construir un genoma con entre 600 y mil genes, transferirlo a una c\u00e9lula cuyo ADN hab\u00eda sido retirado y hacer que esa c\u00e9lula bacteriana receptora del genoma sint\u00e9tico funcionase.<\/p>\n

Es un avance t\u00e9cnico sensacional, y las implicaciones del mismo son enormes. Sin embargo, la dificultad de aplicar eso en organismos m\u00e1s complejos es mayor todav\u00eda. Sucede que en el genoma de una planta de ma\u00edz se estima que existen 32 mil genes, es decir, es que es 32 veces mayor que el del genoma sint\u00e9tico que el JCVI emple\u00f3. Es probable que en nuestra ca\u00f1a de az\u00facar tengamos aproximadamente la misma cantidad de genes que en el ma\u00edz. Con todo, y a diferencia de la Mycoplama mycoides, en la ca\u00f1a hay ocho copias de cada gen. Esto quiere decir que existen nominalmente alrededor de 240 mil genes que interact\u00faan en el genoma del organismo y hacen que el mismo funcione perfectamente bien, a punto tal de producir el etanol que llena nuestros tanques. Si el grado de dificultad fuese lineal con relaci\u00f3n al tama\u00f1o del genoma, ser\u00eda 400 veces m\u00e1s dif\u00edcil hacer con la ca\u00f1a lo que se hizo con la bacteria M. mycoides. Pero existen dificultades adicionales que hacen que la relaci\u00f3n sea a\u00fan m\u00e1s compleja y m\u00e1s dif\u00edcil.<\/p>\n

La bioenerg\u00eda que necesitamos, en parte por contingencia de nuestra tecnolog\u00eda de motores, se encuentra almacenada en uniones entre \u00e1tomos de carbono, y la \u00fanica manera de guardar la energ\u00eda de ese modo es mediante el proceso de fotos\u00edntesis. Existen bacterias capaces de realizar fotos\u00edntesis que generalmente se ubican como uno de los blancos de la biolog\u00eda sint\u00e9tica. Las cianobacterias, por ejemplo, son buenas productoras de l\u00edpidos, que pueden funcionar como biodiesel, lo que indica que podemos pensar en montar con ellas sistemas industriales para la producci\u00f3n de bioenerg\u00eda.<\/p>\n

Pero hay una reflexi\u00f3n biol\u00f3gica importante que debe tenerse en cuenta. Si las cianobacterias son efectivamente tan buenas para producir bioenerg\u00eda, \u00bfpor qu\u00e9 la civilizaci\u00f3n no se ha valido hasta ahora de ellas para obtener comida y energ\u00eda? \u00bfPor qu\u00e9 nuestra comida se basa principalmente en plantas terrestres? Una de las respuestas a esto apunta que el aumento de complejidad que hubo con la evoluci\u00f3n de la multicelularidad, y el desarrollo de sistemas fotosint\u00e9ticos cada vez m\u00e1s eficientes, llev\u00f3 a que las plantas dominasen el planeta. Entre \u00e9stas, las gram\u00edneas, como el ma\u00edz y la ca\u00f1a de az\u00facar, produjeron uno de los sistemas fotosint\u00e9ticos m\u00e1s eficientes que existen. Tienen un sistema de fotos\u00edntesis llamado C4, con el cual producen una mayor cantidad de biomasa en menor tiempo que otras plantas. Y es por eso que la civilizaci\u00f3n tal como la conocemos se apoya fuertemente en estas especies.<\/p>\n

Se emplea actualmente la biolog\u00eda sint\u00e9tica para alterar la fotos\u00edntesis en plantas. La soja, por ejemplo, no tiene una fotos\u00edntesis tan eficiente como las gram\u00edneas. Pero un grupo internacional de investigadores ha venido delineando estrategias destinadas a \u201cimplantar\u201d, mediante el uso de la biolog\u00eda sint\u00e9tica, un sistema C4 en las hojas de esa leguminosa. Es uno objetivo inmensamente m\u00e1s dif\u00edcil que el que el JCVI alcanz\u00f3. Sucede que no estamos lidiando solamente con un genoma, sino que en el caso del sistema C4, son tres genomas distintos: uno que se ubica en el n\u00facleo de la c\u00e9lula y otros dos que est\u00e1n en los dos tipos de cloroplastos hallados en las diferentes c\u00e9lulas de las hojas de las plantas C4.<\/p>\n

Venter dio un gran paso, pero a\u00fan hay que hacer muchos estudios y aplicar mucha creatividad para que realmente podamos romper el c\u00f3digo de la complejidad que la vida esconde. Hay un gran n\u00famero de investigadores, incluso de Brasil, movi\u00e9ndose en direcci\u00f3n al uso de la biolog\u00eda sint\u00e9tica como principal arma para desarrollar nuevas biotecnolog\u00edas. Lo que viene por ah\u00ed promete ser sumamente divertido e interesante.<\/p>\n

Marcos Buckeridge<\/strong> es uno de los coordinadores del programa Bioen-FAPESP y director cient\u00edfico del Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda del Bioetanol (CTBE).<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"C\u00f3mo un descubrimiento puede afectar las tecnolog\u00edas para biocombustibles","protected":false},"author":66,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[276,306],"coauthors":[352],"class_list":["post-89945","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-bioenergia-es","tag-genetica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89945","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/66"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89945"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89945\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89945"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89945"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89945"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=89945"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}