DESCUBREN BACTERIAS CAPACES DE DEGRADAR PLÁSTICO EN UNA ÚNICA ETAPA DENTRO DE LOS INTESTINOS DE LAS LARVAS DE UNA ESPECIE DE POLILLA

Es bien conocido que el plástico suele permanecer en el medio ambiente durante muchísimos años sin descomponerse, contribuyendo de forma notable a los problemas medioambientales.
Ahora, un grupo de científicos han comprobado que ciertas bacterias del intestino de unas larvas de polilla, de la que se sabe que ingiere trozos de envases de alimentos, son capaces de degradar polietileno, el plástico más habitual. El hallazgo hecho por el equipo de Jun Yang, de la Universidad de Beihang en Pekín, China, podría llevar a nuevas formas de deshacerse de los persistentes residuos de plástico.
La industria global de los plásticos produce unos 140 millones de toneladas de polietileno cada año. Buena parte de él va a parar a bolsas, botellas y cajas que muchos de nosotros utilizamos regularmente, y que después desechamos.
Durante muchos años, la comunidad científica ha estado intentando averiguar cómo hacer que esta basura plástica desaparezca. En algunos de los estudios más recientes, se ha intentado hacer que ciertas bacterias presentes en el plástico lo degraden, pero esto requería exponerlo primero a la luz o al calor. El equipo de Yang quería encontrar bacterias que pudieran degradar el polietileno en un único paso.
Los investigadores se fijaron en una larva de polilla de la especie Plodia interpunctella, que en su fase de oruga ingiere trozos de plástico. Encontraron que al menos dos cepas de microbios intestinales de esas orugas, Enterobacter asburiae y Bacillus sp., pueden degradar el polietileno sin un paso de pretratamiento.
Los científicos descubrieron que después de un periodo de incubación de 28 días de las dos cepas en películas de polietileno se observó una disminución en la hidrofobicidad de las películas de polietileno. Se observó también un daño obvio que incluía hoyos y cavidades de 0.3 a 0.4 μm de profundidad en las superficies de las películas de polietileno usando un microscopio electrónico de barrido y un microscopio de fuerza atómica.
Los cultivos de las cepas Enterobacter asburiae y Bacillus sp. en suspensión (108 células/mL)  fueron capaces de degradar aproximadamente 6.1 ± 0.3% y 10.7 ± 0.2% de las películas de polietileno (100mg), respectivamente, en un periodo de incubación de 60 días. Los pesos moleculares de las películas residuales de polietileno fueron mas bajos, y la liberación de 12 productos residuales solubles en agua también fueron detectados. Los resultados demostraron la presencia de bacterias degradadoras de polietileno en los intestinos de las larvas y el descubrimiento abre un alentador camino hacia una forma nueva y directa de biodegradar plástico.

LOGRAN AUMENTAR LA PRODUCCIÓN DE METILCETONAS EN E.COLI UNAS CIENTO SESENTA VECES MEDIANTE INGENIERÍA METABÓLICA

Hace dos años, los investigadores del U.S. Department of Energy's Joint BioEnergy Institute (JBEI) modificaron una bacteria de Escherichia coli para convertir la glucosa en cantidades importantes de metilcetonas, una clase de compuestos químicos que se utilizan principalmente para fragancias y sabores, pero altamente prometedores como agentes de mezcla limpios, verdes y renovables para el diesel. Ahora, después de nuevas modificaciones genéticas, han logrado aumentar dramáticamente la producción de metilcetona unas 160 veces en la E. coli.

Harry Beller, microbiólogo  de la JBEI, y quien dirigió el estudio, comenta que hacer una mejora tan grande en la producción de metilcetonas con un número relativamente pequeño de modificaciones genéticas es alentador y creen que podrán mejorar aún más la producción utilizando los conocimientos adquiridos a partir de estudios in vitro de la nueva vía metabólica.

Las metilcetonas son compuestos naturales que se descubrieron hace más de un siglo en la planta de hoja perenne aromática conocida como ruda. Desde entonces han sido encontrados de forma común en los tomates y otras plantas, así como en insectos y microorganismos. Hoy en día se utilizan para proporcionar aromas en aceites esenciales y sabores en el queso y otros productos lácteos. Aunque las E. coli nativas producen cantidades prácticamente indetectables de metilcetonas, Harry Beller, Ee-Been Goh (coautor) y sus colegas han sido capaces de superar esta deficiencia utilizando las herramientas de la biología sintética.

Para la producción de metilcetonas los investigadores hicieron dos modificaciones importantes en la E. coli, primero se modificaron pasos específicos en la beta-oxidación, la vía metabólica que la E. coli utiliza para descomponer los ácidos grasos, y luego aumentaron la expresión de un enzima nativa de la E. coli llamada FadM. Estas dos modificaciones se combinaron para mejorar en gran medida la producción de las metilcetonas.

En un último esfuerzo, los investigadores hicieron otras modificaciones que incluyeron equilibrar la sobreexpresión de otras dos enzimas de la E. coli, llamadas fadR y fadD, para incrementar el flujo de ácidos grasos en la vía; consolidando dos vías plasmídicas en una; optimizando el uso de codones para los genes no nativos de la ruta de E. coli; y silenciando las rutas claves de producción de acetato. Los resultados llevaron a una produccion de 3,4 gr/litro de metilacetona después de aproximadamente 45 horas de fermentación discontinua alimentado con glucosa. Esto es cerca del 40% del rendimiento teórico máximo para metilcetonas.

Aunque la producción mejoró aún no está a un nivel comercial en el mercado de los biocombustibles, pero está cerca al nivel comercial para su uso en sabores y aromas, donde ciertas metilcetonas son mucho más valoradas de lo que serían en el mercado de los biocombustibles.

Los estudios in vitro realizados por Beller y Goh dieron ideas sobre la ruta metabólica, algunas de las cuales apuntan a ulteriores alzas de producción. Un hallazgo clave fue la confirmación de que una enzima descarboxilasa no se requiere en la ruta metabólica de las metilcetonas pues varias diferentes vías se han desarrollado en los últimos dos años para la producción de metilcetonas en E. coli, un par de los cuales usan enzimas descarboxilasa para catalizar el último paso de la vía. 

Los estudios in vitro también se encargaron de las preocupaciones acerca de la enzima FadM siendo algo "promiscua" en sus actividades hidrolizantes. Beller y Goh encontraron que FadM puede actuar sobre productos intermedios en la vía metabólica de las meticetonas y reducir efectivamente el flujo de carbono a los productos finales de metilcetona. Sin embargo, ellos dicen que con un poco de conocimientos sobre ingeniería metabólica, esto no necesita ser un problema y conocer el fenómeno podría incluso ser utilizado para mejorar la producción.

Beller concluye que con toda probabilidad hay un punto ideal en el nivel de expresión de la enzima FadM que permitirá la producción máxima de metilcetonas sin desviar los intermediarios metabólicos.

PLANTEAN LA POSIBILIDAD DE UTILIZAR UNA PROTEÍNA MODIFICADA DE LA REMOLACHA COMO SOLUCIÓN A ENFERMEDADES RELACIONADAS CON LA SANGRE Y COMO ALTERNATIVA A LA TRANSFUSIÓN SANGUÍNEA

Un nuevo estudio realizado en Suecia sugiere que una proteína que se encuentra en la remolacha de azúcar podría ser utilizado como un sustituto de la sangre para ayudar a hacer frente a la escasez de sangre sufrida en la actualidad. 
La hemoglobina es la proteína que transporta el oxígeno en la sangre, y el equipo de investigadores asegura que las versiones del ser humano y de las plantas son muy parecidas. Los investigadores están comprobando si pueden volver a empaquetar la proteína vegetal de manera que pueda ser aceptada por el tejido humano.
Las transfusiones de sangre pueden ayudar a muchas personas en situaciones de emergencia en las que han perdido una gran cantidad de sangre, y también a aquellos que necesitan tratamientos a largo plazo, como puede ser el cáncer y otras enfermedades relacionadas con la sangre. El trabajo de los científicos de la Universidad de Lund está basado en un estudio anterior que encontró que la hemoglobina tiene un papel importante en el desarrollo de las plantas.
El profesor Bulow y la profesora Nélida Leiva, de la Universidad de Lund, en Suecia, querían encontrar una solución a la escasez de sangre. En el estudio se demostró que la hemoglobina de las plantas comparten el 50-60% de similitud con el tipo que se encuentra en la sangre humana, pero es mas robusta.
Leiva, quien estaba al frente del estudio, planteaba dos grandes posibilidades. Por un lado, la adaptación de la hemoglobina de la planta para que sea viable en seres humanos; y por el otro, el uso de las plantas como herramientas para producir hemoglobina humana. La hemoglobina de la planta se comporta de manera similar a una versión que se encuentra en el cerebro humano, y además tiene una estructura similar.
El siguiente paso sería desarrollar la hemoglobina para ver si puede ser aceptada por conejillos de indias, y más tarde en tejido humano, lo que podría suceder en tres años. El Profesor Denis Murphy, jefe de la genómica y la biología computacional en la Universidad de Gales del Sur, dijo que aunque sabemos desde hace varias décadas que las plantas producen proteínas como la hemoglobina, este estudio muestra que son más comunes y están involucrados en más procesos fisiológicos de los que se pensaba antes. También dijo que la idea de usar la proteína vegetal para sustituir a la hemoglobina humana era especulativa y podría ser una perspectiva a largo plazo.

MODIFICAN GENÉTICAMENTE UNA CEPA DE LEVADURA QUE LA HACE MÁS TOLERANTE AL CALOR PARA UNA ELABORACIÓN MÁS EFICIENTE Y BARATA DE ETANOL

Con una simple mutación, la levadura usada en la producción de bioetanol para vehículos puede crecer con normalidad pese a estar expuesta a temperaturas superiores a las normales. Unos científicos de instituciones suecas y danesas lo han demostrado en una investigación reciente. Los resultados de esta podrían conducir hacia una elaboración más eficiente y barata de etanol como combustible para vehículos, así como incrementar la posibilidad de utilizar desechos vegetales como materia prima.

Con las levaduras convencionales, si la temperatura de su proceso industrial de cultivo no es reducida, las células de levadura mueren por el calor que ellas mismas producen. El cultivo de levadura actualmente se refrigera hasta una temperatura de 30 grados, la cual resulta óptima para que las células de levadura hagan su trabajo, producir etanol.
Sin embargo, la producción de bioetanol podría ser menos costosa y más eficaz si se pudiera mantener la temperatura a 40 grados. Se podría ahorrar una gran cantidad de dinero por costes de refrigeración, y se reduciría el riesgo de crecimiento bacteriano. Además, la materia prima, por ejemplo almidón, debe descomponerse en azúcares que la levadura pueda utilizar, un proceso que funciona mejor a temperaturas altas.
El equipo internacional de Jens Nielsen, profesor en la Universidad Chalmers de Tecnología en Suecia, ha resuelto ahora este asunto, identificando un modo de hacer a la levadura más resistente al calor. Para lograrlo basta con una mutación.
La levadura tiene una sustancia en su membrana celular llamada ergosterol, en lugar del colesterol que tenemos los humanos. La mutación en el gen C-5 sterol desaturasa intercambia el ergosterol por una sustancia llamada fecosterol. Esto tiene varios efectos diferentes en las células, lo cual permite que la levadura se desarrolle a 40 grados.
Una característica importante de las nuevas cepas de levadura es que son estables, o sea que trasmiten su tolerancia al calor a las generaciones posteriores.
La producción actual de bioetanol se basa bastante en la remolacha y el maíz. Este etanol, valorado en más de 100.000 millones de dólares al año, se produce en la actualidad usando levadura. Si se introdujera una mejora, incluso pequeña, en el proceso, se podrían ahorrar millones de dólares cada año.

CIENTÍFICOS ESTÁN EN BÚSQUEDA DE BACTERIAS CON ALTO POTENCIAL BIOFERTILIZANTE PARA REDUCIR EL USO DE FERTILIZANTES Y PESTICIDAS QUÍMICOS

Neiker-Tecnalia, el Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrícola, está trabajando para seleccionar bacterias autóctonas con potencial de biofertilizantes, debido al efecto estimulante que tienen en la asimilación de nutrientes por las plantas, la producción de fitohormonas y control de fitopatógenos. La investigación es de gran interés para los agricultores debido a que los biofertilizantes basados en bacterias constituyen una alternativa a los fertilizantes químicos convencionales que son caros y menos sostenible desde el punto de vista ambiental.

El objetivo final en la selección de bacterias autóctonas con un potencial de biofertilizantes es crear un banco de cepas bacterianas para que sean utilizadas posteriormente en formulaciones de biofertilizantes. Estas bacterias tienen la capacidad de aumentar la biodisponibilidad de los nutrientes presentes en el suelo de modo que los cultivos puedan asimilarlos; lo que es más, producen hormonas que estimulan el crecimiento de las plantas y fomentan el desarrollo de la raíz. Otra de sus ventajas es que incluso luchan contra otros microorganismos en el suelo que causan enfermedades a las plantas.

El objetivo de todo biofertilizante es complementar y, en su caso, sustituir a los fertilizantes químicos convencionales por lo que su uso se puede reducir con los beneficios económicos y ambientales resultantes. En este aspecto, las bacterias utilizadas en las formulaciones de biofertilizantes animan a las plantas a absorber una mayor cantidad de nutrientes que, incluso si están presentes de forma natural en el suelo, en ocasiones no puede ser asimilada por las plantas, porque están en una forma insoluble. Los fertilizantes químicos convencionales, sin embargo, suplementan el suelo con elementos químicos que, a pesar de que funciona como un fertilizante, pueden terminar contaminando acuíferos si no se aplican en la dosis correcta y en el momento oportuno. 

Por el contrario, las bacterias que contienen capacidades biofertilizantes compiten con otros microorganismos en el suelo y pueden obstaculizar la aparición de plagas en los cultivos, reduciendo así al mínimo el uso de pesticidas. 

Los investigadores de Neiker-Tecnalia aislaron cepas bacterianas autóctonas pertenecientes a muestras de suelo y tejido vegetal. Ellos seleccionaron  los mejores candidatos por medio de análisis in vitro y en este momento se están ejecutando las pruebas en cultivos de lechuga (elegidos por su rápido crecimiento) en cámaras especiales para el crecimiento bajo condiciones controladas. Uno de los objetivos de este experimento es poner a prueba la capacidad de las bacterias con capacidades biofertilizantes y biofertilizantes producidos de manera artesanal por los agricultores locales en comparación con biofertilizantes comerciales y fertilizantes químicos convencionales para aumentar la productividad en suelos pobres y, en concreto, para luchar contra la impacto del patógeno Sclerotinia sclerotiorum que afecta a las raíces. En el experimento también se pondrá a prueba la eficacia de otros fertilizantes orgánicos como el abono bokashi  de origen japonés. El paso final será probar la efectividad de los biofertilizantes en condiciones de campo reales. 

La investigación de Neiker-Tecnalia está abriendo un canal de gran interés para reducir el uso de fertilizantes y pesticidas sintetizados químicamente que conllevan riesgos ambientales y constituyen un coste económico importante para los agricultores.