UNA ELABORACIÓN MAS BARATA DE BIOCOMBUSTIBLE A TRAVÉS DE HONGOS

Unos ingenieros genéticos han encontrado un truco gracias al cual ciertos hongos pueden ser usados para la producción de biocombustibles a un costo mucho menor que anteriormente.

Es bastante fácil obtener biocombustible a partir de vegetales ricos en almidón, pero esto coloca la producción de combustible en competencia directa con la producción de alimentos. Fabricar biocombustible a partir de lignocelulosa es por lo tanto una opción mejor.

La lignocelulosa de residuos de madera o paja es la materia prima renovable más común del mundo, pero, debido a su estructura compleja, es significativamente más difícil de usar para elaborar biocombustibles que el almidón.

Los desechos de lignocelulosa pueden ser usados para producir biocombustible solamente si las cadenas largas de celulosa y xilanos pueden ser escindidas con éxito, de manera que el resultado sea un conjunto de moléculas de azúcares más pequeñas. A tal fin, se utilizan hongos que, por medio de una señal química específica, pueden ser inducidos a producir las enzimas necesarias. Sin embargo, este procedimiento es muy caro.

La situación va ahora a cambiar drásticamente. Especialistas de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria han estado investigando el "interruptor" molecular que regula la producción de enzimas en el hongo. Y han descubierto cómo aprovecharlo.

Trichoderma reesei es un organismo involucrado en la degradación de la biomasa celulósica y hemicelulósica. Por consiguiente, las enzimas correspondientes se utilizan comúnmente en diferentes tipos de industrias, y recientemente ganaron una importante importancia para la producción de biocarburantes de segunda generación. Muchas cepas de T. reesei industriales actualmente en uso se derivan de la cepa Rut-C30, en el que la expresión de celulasa y hemicelulasa es liberada de la represión de catabolitos de carbono.

Sin embargo, sustancias inductoras son todavía necesarias para una cantidad satisfactoria de la formación de proteínas.

Como resultado del trabajo realizado por el equipo de Robert Mach y Christian Derntl, ahora es posible fabricar hongos genéticamente modificados que produzcan las enzimas necesarias de modo totalmente independiente, haciendo así mucho más barata la producción de biocombustible.

Ellos reportaron de una cepa de T. reesei, que presenta un alto nivel de expresión de xilanasa sin importar si se utilizan sustancias inductoras (por ejemplo, D-xilosa, xilobiosa). Ademas, encontraron que una única mutación puntual en el gen que codifica el regulador de xilanasa 1 (Xyr1) es responsable de esta fuerte desregulación de la expresión de endoxilanasa y, ademas, un muy elevado nivel basal de expresión de celulasa. Sólo el uso de soforosa como inductor todavía conduce a una ligera inducción de la expresión de celulasa. 

El dominio regulador donde se encuentra la mutación descrita es sin duda un objetivo de investigación interesante para todos los organismos que también dependen de ciertas condiciones de inducción.

DISEÑAN BACTERIAS CAPACES DE PRODUCIR LOS PRECURSORES PARA UN POTENTE BIOCOMBUSTIBLE

Nuevas líneas de bacterias han sido diseñadas puede producir a medida los principales precursores de biocombustibles de alto octanaje que algún día podrían reemplazar a la gasolina. Pamela Silver, investigadora de la Universidad de Harvard y lider del equipo, afirma que han sido capaces de programar células para que produzcan precursores específicos de los combustibles.

El etanol, el biocombustible más popular en el mercado, contiene sólo dos tercios de la energía de la gasolina y los combustibles que contienen etanol también corroen las tuberías, tanques y otro tipo de infraestructura utilizada para el transporte y almacenamiento de gasolina. Por otro lado, la quema de la propia gasolina añade enormes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera; sin embargo, la gasolina produce más energía que los biocombustibles actuales cuando se quema en un motor de combustión interna, y permanece en estado líquido a temperaturas que van de las más frías a las más calientes .

Silver y su equipo están buscando nuevas maneras de hacer biocombustibles parecidos a la gasolina que podrían ser almacenados en las estaciones de gas y utilizados para alimentar los coches que ya tenemos. Para desarrollar estos, ellos alistaron bacterias E. coli para que ayuden a hacer los precursores de la gasolina, es decir, ácidos grasos.

En concreto, se están centrando en los ácidos grasos de cadena media, aquellas de cadenas de entre 4 y 12 carbonos de largo. Los ácidos grasos con cadenas más cortas no almacenan la energía suficiente para ser buenos combustibles y tienden a vaporizarse fácilmente, mientras que aquellos con cadenas de más de 12 carbonos son demasiado cerosos. Sin embargo, los ácidos grasos de longitud media poseen la longitud correcta para ser transformados en un combustible líquido lleno de energía para los motores de combustión interna.

Para lograr esto, los investigadores ajustaron una vía metabólica de las bacterias E.coli que produce ácidos grasos. Específicamente, ellos produjeron en masa un ácido graso de ocho carbonos llamado octanoato que puede ser convertido en octano.

En esta vía, el carbono del azúcar de la que se alimenta la bacteria, fluye a través de la vía como un río, creciendo cada vez más mientras fluye. Al final, sale como un ácido graso de cadena larga.

Como primera estrategia los investigadores "represaron parcialmente el río y construyeron una sanja" con un fármaco que bloquea las enzimas que extienden las cadenas de ácidos grasos. Esto causó que los ácidos grasos de cadena media se retengan detrás de la "presa", al tiempo que se permite fluir lo suficiente del "río" para las bacterias y puedan construir sus membranas y permanecer vivas. La estrategia aumentó los rendimientos de octanoato, pero la droga utilizada es demasiado cara para que el proceso sea escalado a nivel industrial.

Por esa razón, los científicos intentaron una segunda estrategia que podría ser escalada con más facilidad. Dejaron que las células crezcan, entonces "represaron el río" utilizando un truco genético. También alteraron genéticamente una segunda enzima que normalmente elabora  ácidos grasos de cadena larga tal que solo extiende los ácidos grasos a ocho átomos de carbono y no más. Esta doble estrategia dio a los científicos los más altos rendimientos de octanoato.

Según Don Ingber, otro miembro del equipo,  la sostenibilidad es uno de los mayores problemas que enfrentan hoy en día, y el desarrollo de los biocombustibles potentes para reemplazar la gasolina es un reto importante, el equipo de científicos ha dado un paso gigante hacia la superación de este desafío al usar estrategias de biología sintética para diseñar microbios que puedan producir octanaje.

A posterior, los científicos planean diseñar bacterias E. coli para convertir el octanoato y otros en alcoholes.

TABACO MODIFICADO GENÉTICAMENTE, EL BIOCOMBUSTIBLE DEL FUTURO

El tabaco podría ser el biocombustible del futuro y generar energía en vez de humo. Los científicos tratan de modificar genéticamente la planta del tabaco para producir combustible con el fin de reducir costes. Los experimentos acaban de empezar.

En el laboratorio de la Universidad de Berkeley, California, los investigadores intentan incorporar en la planta del tabaco características genéticas de algas para la biosíntesis de hidrocarburos, de tal manera que la planta pueda optimizar la absorción de luz y de carbono.

Actualmente, una estrategia para producir biocombustibles consiste en desestructurar la biomasa vegetal y utilizar microorganismos para fermentar los azúcares resultantes en alcohol. Por el contrario, este grupo de científicos trabajó para desarrollar una planta capaz de tomar el dióxido de carbono del aire y convertirlo directamente en un combustible prácticamente listo para ser utilizado.

Fue necesario desarrollar plantas de tabaco optimizadas en la captación de CO2 y energía solar, y en la producción de moléculas de hidrocarburos. Respecto al último punto, los científicos usaron versiones sintéticas de genes presentes en las cianobacterias que codifican enzimas para la síntesis de alcanos, una clase de hidrocarburo. 

Para aumentar la captación de CO2, el equipo utilizó nuevamente genes de cianobacterias que están involucrados en la incorporación de carbonato a partir del agua circundante, lográndose así facilitar, en el caso de las plantas, el transporte del carbono presente en el aire, al interior de los cloroplastos.

Anastasios Melis, un biólogo que forma parte de la investigación dijo que han modificado las hojas del tabaco de modo que se acumulen aceites en los espacios de aire dentro de la misma. Como parte del protocolo que han desarrollado, están eliminando todos los productos lipofílicos incluida la clorofila y otros compuestos de la clorofila.

Según los expertos, una fotosíntesis más eficaz permite producir más biocombustible. Pero, además, el tabaco transgénico tiene ventajas añadidas sobre la soja, el maíz o la caña de azúcar transgénica, ya que un aumento de precios, que resulta nefasto en el caso de los alimentos, no tendría consecuencias en este caso.

"El tabaco es perfecto porque no se come. Solo se necesita una infraestructura para su cultivo y producción. Y por eso es una excelente opción para hacer combustible", declaró la investigadora Peggy Lemaux, que trabaja en el departamento de biología microbiana de las plantas en la misma universidad.Pero antes de que lo hiciera la Universidad de Berkeley, diversas empresas y centros de investigación de todo el mundo detectaron también las virtudes del tabaco en diversos proyectos. El objetivo es la obtención de bioetanol y biodiésel de diversas formas, una de ellas, mediante la utilización de ingeniería genética.

Los impulsores de este tipo de proyectos señalan las ventajas económicas y medioambientales que supondría la producción de biocombustible a partir del tabaco: se da una salida a las plantaciones de este cultivo, se genera empleo en el mundo rural, se aprovechan terrenos no aptos para alimentos y se reduce la dependencia de los combustibles fósiles y su impacto en la contaminación y el cambio climático.

El interés en los biocombustibles ha crecido en las últimas décadas. La actual producción de biocombustibles supera los 100 millones de litros en todo el mundo, lo que representa casi un 3% del combustible para el transporte en carretera.

Por su parte, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) se ha fijado como objetivo que una cuarta parte de la demanda mundial de combustibles sea de origen biológico de aquí al año 2050.

Para mas información aquí les dejo un vídeo de  euronews:

http://es.euronews.com/2013/05/30/el-tabaco-podria-ser-el-biocombustible-del-futuro/

TRATAN DE GENERAR ELECTRICIDAD A PARTIR DE VEGETALES MEDIANTE UNA MANIPULACIÓN DE SU MECANISMO FOTOSINTÉTICO

Usar masas de vegetación como centrales eléctricas es un proyecto en el que ahora mismo está trabajando un equipo de la Universidad de Georgia en Athens, Estados Unidos.

El Sol es la fuente más abundante de energía en el planeta. Sin embargo, sólo una pequeña fracción de la radiación solar que llega a la Tierra es convertida por la tecnología actual en electricidad.

Para ayudar a cambiar esta situación, el equipo de Ramaraja Ramasamy, de la citada universidad, estudió los mecanismos de la naturaleza de nuestro mundo para aprovechar la energía solar, y ha obtenido de ellos la inspiración necesaria para comenzar a desarrollar una nueva tecnología que hace posible usar vegetales para generar electricidad.

Las plantas son las campeonas indiscutibles en el aprovechamiento de la energía solar. Tras millones de años de evolución, la mayoría de ellas opera a casi el 100 por ciento de eficacia cuántica, lo que significa que por cada fotón de la luz solar que captura la planta, obtiene un número igual de electrones. Convertir incluso una fracción de esto en electricidad mejoraría la eficiencia de los paneles solares, los cuales generalmente operan en niveles de eficiencia de entre el 12 y el 17 por ciento.

Durante la fotosíntesis, las plantas usan la luz solar para dividir moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, lo que produce electrones. Estos electrones recién liberados se utilizan para ayudar a crear azúcares que las plantas emplean como alimento para abastecer su crecimiento y reproducción.

El equipo de Ramasamy, ha desarrollado una forma de interrumpir la fotosíntesis de tal modo que los electrones puedan ser capturados antes de que la planta los utilice para formar esos azúcares.

La tecnología de Ramasamy se basa en manipular las estructuras de la célula vegetal que son responsables de capturar y almacenar energía de la luz solar. La manipulación apropiada de las proteínas contenidas en dichas estructuras permite interrumpir el flujo natural de los electrones.

Estas estructuras modificadas son inmovilizadas en un conjunto especialmente diseñado de nanotubos de carbono, estructuras cilíndricas de diámetro nanométrico. Los nanotubos actúan como un conductor eléctrico, capturando los electrones desde la planta y enviándolos a través de un cable.

En experimentos a pequeña escala, este diseño originó niveles de corriente eléctrica que, a igualdad de condiciones de alimentación de luz solar, son dos órdenes de magnitud mayores que los conseguidos previamente en sistemas similares.

Ramasamy advierte que todavía hay que realizar mucho más trabajo antes de que esta tecnología alcance la comercialización, pero él y sus colaboradores ya están trabajando en mejorar la estabilidad y la eficiencia de su dispositivo.

SECUENCIANDO EL GENOMA DEL OCÉANO

En el fondo marino, a 3.500 metros de profundidad el agua se encuentra muy fría, entre uno y dos grados. La oscuridad es total, pues la luz se dispersa y desaparece antes de los doscientos metros de la superficie. A pesar de este hábitat hostil, allí consiguen vivir distintas especies de virus y bacterias.  

Los trabajos de secuenciación (enmarcado en el proyecto Malaspina) se centran en los virus, bacterias y protistas que habitan el océano a 4.000 metros de profundidad. La mayor parte de la biomasa de los organismos marinos se compone de microorganismo. De éstos, un 72% habitan en el océano oscuro, de 200 metros de profundidad. Sin embargo, hasta ahora, la secuenciación de ADN o ARN había sido limitada casi exclusivamente a las aguas de la superficie del océano.

Los resultados preliminares revelan una riqueza de especies desconocidas de microorganismos en el océano profundo, que se caracteriza por una intensa actividad biológica. Específicamente, 60% de las especies bacterianas de las profundidades del océano detectado por técnicas de secuenciación masiva son desconocidos.Se podría decir por tanto, que por primera vez se secuencia el "genoma del oceáno".

En el fondo del oceáno, los organismos viven alejados unos de otros, pero la soledad del entorno no es obstáculo para su supervivencia, ya que no necesitan juntarse entre ellos para reproducirse. La supervivencia de las bacterias se basa en algo tan sencillo como dividirse, para crear otra célula más parecida a un gemelo que a un hijo. Acostumbradas a sobrevivir en las peores condiciones, no les resulta difícil engañar a los científicos, haciéndose las muertas una vez que se ven atrapadas dentro de las muestras de agua. Han sido casi 200.000 las que han recogido los investigadores, obtenidas a profundidades que han llegado hasta los 4.000 metros de profundidad, en 313 puntos de los fondos marinos de los océanos Índico, Pacífico y Atlántico.

Josep Maria Gasol investigador del CSIC, afirma que nos estamos encontrando con que desconocemos la mayor parte de los genes, pues no aparece nada parecido en las bases de datos de que se dispone. Una de las mayores sorpresas ha sido toparse con bacterias capaces de degradar compuestos muy tóxicos que se han ido acumulando en el fondo marino por efecto de la actividad humana, se han encontrado bacterias con vías metabólicas que son capaces de degradar el metilmercurio, otras bacterias, los metanotrofos, utilizan los productos de degradación de los mismos compuestos tóxicos como fuente de carbono y energía. La detección de estas plantas de reciclaje en las profundidades del océano permite identificar las regiones con la mayor acumulación de sustancias tóxicas, y usar estas bacterias como biosensores del estado ecológico de un entorno tan desconocido como las profundidades del océano.

El número de especies marinas utilizadas como fuente de genes con interés comercial crece un 12 por ciento anual. El potencial biotecnológico de los organismos marinos es grande, y más aún en el océano profundo. Otros de los genes recolectados en Malaspina abren la puerta a aplicaciones biotecnológicas en el campo de la medicina. Se trata de sintetizar una nueva generación de antibióticos, ante el agotamiento previsto de los actuales para las próximas décadas, uno de los retos en el ámbito de la seguridad sanitaria a los que se enfrentará la sociedad debido a la resistencia que comienzan a mostrar algunas bacterias en la actualidad.