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Los científicos encuentran una nueva forma de producir sustancias químicas de manera sostenible copiando los trucos de la naturaleza


Los investigadores han copiado la forma en que los organismos producen químicos tóxicos sin hacerse daño, allanando el camino para una producción más ecológica de químicos y combustible.


por Imperial College London


La nueva técnica, iniciada por científicos del Imperial College de Londres, podría reducir la necesidad de utilizar combustibles fósiles para crear productos químicos, plásticos, fibras y combustibles.

Actualmente, muchos productos químicos útiles se producen a partir de combustibles fósiles, que requieren minería, son de suministro limitado e interrumpen el ciclo del carbono. Una alternativa es diseñar microorganismos como Escherichia coli ( E. coli ) y cianobacterias para producir de manera más sostenible los productos químicos directamente a partir del dióxido de carbono atmosférico.

Sin embargo, muchos de los productos químicos que se pueden producir de esta manera son tóxicos para los microorganismos, lo que reduce su capacidad de producir grandes cantidades de manera rentable.

Ahora, al copiar la forma en que los organismos naturales manejan sus propios químicos tóxicos , los investigadores han demostrado que las bacterias pueden ser programadas para producir químicos sin dañar el crecimiento.

Este concepto podría usarse para producir productos químicos, plásticos e incluso combustibles útiles, lo que podría reducir aún más la necesidad de combustibles fósiles y ayudar a minimizar el cambio climático. La nueva técnica y una primera prueba de concepto se publican hoy en Proceedings of the National Academy of Sciences .

El investigador principal, el Dr. Patrik Jones, del Departamento de Ciencias de la Vida de Imperial, dijo: «Analizamos lo que la naturaleza ya hace, para su propio beneficio, y aplicamos la idea a la biotecnología, para nuestro beneficio».

Los organismos como las plantas y las levaduras a veces producen productos químicos que son tóxicos para ellos, por lo que para almacenarlos de forma segura, realizan pequeñas modificaciones a los productos químicos para que sean inofensivos. Los productos químicos resultantes se conocen como ‘derivados’, y pueden volver a su forma tóxica original a través de una química relativamente simple.

El equipo tomó esta idea y utilizó la ingeniería genética para programar E. coli y las cianobacterias para producir 1-octanol, un químico utilizado actualmente en perfumes, que es tóxico para las bacterias. Luego agregaron un conjunto adicional de instrucciones a E. coli para que produjera dos derivados diferentes de 1-octanol que son menos dañinos.

Los investigadores dicen que si esto se ampliara para los sistemas industriales, las bacterias modificadas producirían el derivado no tóxico de 1-octanol, que luego se recuperaría y transformaría químicamente de nuevo en 1-octanol, listo para usar.

El equipo descubrió que su sistema producía 1-octanol sin afectar el crecimiento de la bacteria. También encontraron que el sistema producía más 1-octanol que un sistema sin el paso de derivatización, lo que creen que está relacionado con el hecho de que el derivado no solo es menos tóxico sino también más soluble en el agua o disolvente circundante.

El Dr. Jones dijo: «Un químico más soluble puede alejarse de las células más rápido, donde es menos probable que interfiera con cualquiera de los procesos de la bacteria».

Ahora, el equipo ha demostrado el concepto de crear derivados utilizando microorganismos programados, quieren establecer un sistema completo, desde la producción del derivado hasta la recuperación del producto químico deseado.

Esto los ayudará a refinar el proceso y potencialmente ampliarlo para su uso en entornos industriales.


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