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Los genes de los hongos ayudan a convertir la hierba en etanol
Los genes copiados de un hongo común podrían simplificar la producción de etanol a partir de materiales abundantes como pasto y astillas de madera, un desarrollo que algún día podría ayudar a que el etanol compita con la gasolina.
Los transportadores: Las proteínas de los hongos que ayudan a transportar azúcares complejos para la digestión se pueden ver en esta imagen de levadura. Las proteínas transportadoras se han marcado con una proteína verde fluorescente.
Los científicos han tomado genes de un hongo que crece en la hierba y las plantas muertas y los han trasplantado en levadura que ya se utiliza para convertir el azúcar en etanol. Los genes permiten que la levadura fermente partes de las plantas que normalmente no puede digerir, lo que potencialmente agiliza la producción de etanol.
Es solo un proceso más eficiente, dice Jamie Cate , biólogo de la Universidad de California, Berkeley y del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Reducir cada centavo que puedas podría hacerlo competir con el petróleo, dice Cate, quien dirigió el trabajo.
La mayor parte del etanol se produce utilizando azúcares simples, como la glucosa derivada de los granos de maíz o la caña de azúcar. A los productores de etanol les gustaría utilizar glucosa de fuentes más abundantes, como hojas y tallos de maíz, pasto varilla, desechos de madera y otros materiales vegetales duros. Pero esas partes de la planta están hechas de celulosa, un carbohidrato construido a partir de largas cadenas de azúcares. Para que la levadura produzca etanol a partir de estos materiales, el carbohidrato complejo primero debe descomponerse en azúcares muy simples, un proceso que lleva tiempo y normalmente requiere la adición de costosas enzimas.
Con la nueva técnica, los fabricantes de etanol ya no tendrían que descomponer la celulosa en azúcares simples. En cambio, solo necesitarían descomponer la celulosa en un material intermedio llamado celodextrina. La levadura modificada puede funcionar con esto, en lugar de esperar a que se descomponga completamente en glucosa, eliminando pasos que cuestan tiempo y dinero.
La levadura toma una molécula simple como la glucosa y la digiere como alimento, produciendo alcohol como subproducto. Los investigadores de Berkeley, junto con un colega del Academia china de ciencias en Tianjin, descubrió que un hongo naranja difuso llamado Neosporas que crece sobre materia vegetal muerta produce dos proteínas diferentes que ayudan a transportar moléculas de celulosa más complejas al interior de las células para su digestión. Además, encontraron que el hongo produce una enzima que puede ayudar a descomponer aún más esas moléculas. Luego, los investigadores estudiaron minuciosamente el genoma de un Neosporas para encontrar los genes responsables de estas habilidades
Lee Lynd , un ingeniero ambiental de Dartmouth, dice que el concepto de diseñar microbios fermentadores de azúcar para que también produzcan enzimas es ampliamente considerado como el enfoque más prometedor para convertir materiales celulósicos en etanol. Muchos investigadores están trabajando en la consolidación de los pasos del procesamiento de etanol, dice, y algunos han logrado mejores resultados en algunas partes del proceso. Pero Lynd dice que esta es la primera vez, hasta donde él sabe, que alguien ha clonado estos transportadores.
Estos avances son relevantes, demuestran en principio la promesa de diseñar microbios para mejorar el procesamiento de biomasa y podrían aplicarse comercialmente, dice Lynd. Sin embargo, los avances no son propicios por sí mismos y representan un paso relativamente temprano en un largo camino.
La técnica no aborda gran parte del procesamiento involucrado en la producción de etanol. Los fabricantes de etanol aún necesitarían usar enzimas para descomponer la celulosa en una etapa intermedia llamada celodextrina. Pero la levadura puede trabajar con esto, en lugar de esperar a que se descomponga completamente en glucosa, eliminando los pasos que cuestan tiempo y dinero.
Para su investigación, el grupo utilizó una cepa de levadura comúnmente estudiada en laboratorios. Los genes deberán insertarse en cepas cultivadas para resistir las demandas de la producción industrial de etanol. Los científicos de la Universidad de Illinois, parte del Instituto de Biociencias de Energía que financió la investigación, trabajarán en eso. Mientras tanto, Cate seguirá estudiando Neospora para ver si puede encontrar una combinación aún mejor de genes. Todavía vamos a estar pinchando y pinchando Neospora para ver qué otros trucos podría tener para nosotros, dice.
Podrían pasar cinco años antes de que la levadura modificada esté lista para su uso en una planta de etanol a escala de demostración, y quizás una década antes de que el etanol elaborado de esta manera termine en los tanques de gas, dice Cate. Los investigadores no sabrán durante algún tiempo cuánto aumento de rendimiento producirá la levadura modificada hasta que se pruebe en un entorno de producción.
Logramos una mejora del 10 al 20 por ciento, otras empresas logran una mejora del 10 al 20 por ciento en sus enzimas y, de repente, hemos reducido el costo hasta donde puede comenzar a ser competitivo con el petróleo, dice Cate.