La importancia de la levadura sintética para el futuro de la humanidad

La investigación está recreando artificialmente los 16 cromosomas del hongo unicelular responsable de la cerveza. Su éxito podría conducir a algas de diseño que producen combustible, órganos a prueba de enfermedades e incluso la resurrección de especies extintas.

La relación entre el Homo sapiens y el hongo unicelular​ Saccharomyces cerevisiae, más conocido como levadura de cerveza, se remonta como mínimo a los sumerios. Los humanos descubrieron que podían aprovecharse de una especie microscópica a través de la fermentación. En la actualidad, las células de levadura se han vuelto expertas en la producción de etanol e insulina, y son el caballo de batalla de los laboratorios de investigación.

Pero esto no significa que el S. cerevisiae no pueda mejorarse aún más, o al menos eso es lo que está intentando Jef Boeke. El director del Instituto de Genética de Sistemas de la Universidad Langone Health en Nueva York (EE. UU.) dirige un equipo internacional de cientos de personas, cuyo objetivo consiste en sintetizar las 12,5 millones de letras genéticas que componen el genoma de las células de levadura.

Para ello, deben reemplazar cada uno de los 16 cromosomas de la levadura por ADN sintético producido en sintetizadores químicos del tamaño de una estufa. Poco a poco, Boeke y su equipo, que procede de casi una 12 de instituciones distintas, están modernizando el genoma de la levadura y asegurándolo para que los investigadores puedan juguetear con sus genes. Al final, la levadura sintética, llamada Sc2.0, debería ser 100% personalizable.

Boeke afirma: "En los próximos 10 años, la biología sintética producirá todo tipo de compuestos y materiales con microorganismos. Esperamos que nuestra levadura juegue un papel importante en este cambio".

El proyecto podría compararse con el del primer auto fabricado por Henry Ford: hecho a mano y el único de su clase. Pero gracias a él, algún día podríamos diseñar genomas en la pantalla de un ordenador de forma rutinaria. En lugar de diseñar o editar el ADN original de un organismo, imprimir una copia nueva podría resultar más fácil. Imagine algas de diseño que producen combustible; órganos a prueba de enfermedades; o incluso, especies extintas que vuelven a la vida. "Esto podría ser más importante que la revolución espacial y la informática", opina el experto en genómica de la Escuela de Medicina de Harvard (EE. UU.), George Church.

Vídeo: Un vídeo producido por la Universidad de Nueva York describe el análisis de la levadura con ADN parcialmente sintético. DOCTORBEE54 | Youtube

Los investigadores ya han conseguido sintetizar las instrucciones genéticas que operan a virus y bacterias. Pero las células de levadura son eucarióticas, lo que significa que sus genomas están encerrados dentro del núcleo celular y agrupados en forma de cromosomas, igual que los de los humanos. Sus genomas son también mucho más grandes, lo que complica la tarea, ya que sintetizar ADN es mucho más caro que leerlo.

Actualmente se puede secuenciar un genoma humano por unos 800 euros, y el precio sigue bajando. En comparación, para reemplazar cada letra de ADN en la levadura, Boeke tendrá que gastarse unos 1,2 millones de euros. A ese coste hay que añadir la mano de obra y los gastos informáticos, por lo que el coste total del proyecto, que lleva en marcha desde hace una década, será considerablemente mayor.

Junto a Church y otros investigadores, Boek lidera la organización GP-write, que de defensa de la investigación internacional centrada en reducir el coste del diseño, la ingeniería y los análisis genómicos por un factor de 1.000 durante la próxima década. Boeke detalla: "Tenemos toda clase de desafíos como especie en este planeta, y la biología podría tener un gran impacto en ellos. Pero para ello necesitamos reducir los costes".

Fuente: Technologyreview

Un microbio crea butanol directamente a partir de celulosa

El butanol—una prometedora nueva generación de biocombustibles—posee más energía que el etanol y puede ser distribuido a través de oleoductos. Sin embargo, al igual que el etanol, la producción de biobutanol se centra en el uso de materias primas comestibles como la remolacha, el almidón de maíz y la caña de azúcar.

James Liao, ingeniero biomolecular de la Universidad de California en Los Ángeles, acaba de desarrollar dos vías para liberar al butanol de su dependencia de los cultivos alimentarios. Liao, con experiencia en procesos de comercialización de biocarburantes innovadores, ha demostrado que los microbios pueden producir el biocombustible avanzado directamente a partir de desechos agrícolas, así como de materias primas de proteínas como las algas.

La demostración de conversión directa de celulosa a butanol que ha hecho Liao podría reducir el coste de los biocombustibles de celulosa, que es actualmente prohibitivo. Su proceso basado en proteínas proporciona opciones de materias primas totalmente nuevas al campo de los biocombustibles.

Si bien son renovables, los biocombustibles se enfrentan a los ataques de activistas del medio ambiente y los alimentos, y el biobutanol no es una excepción: la primera generación de plantas de biobutanol en fase de desarrollo funcionará a base de azúcar y almidón a base de maíz. "El butanol posee algunas ventajas técnicas, pero el problema real es la cantidad de comida que se necesita para crear un galón de combustible", señala Jeremy Martin, científico senior de la Unión de Científicos Preocupados, un grupo de defensa con sede en Cambridge, Massachusetts, que forma parte de una amplia coalición que está presionando al Congreso para poner fin a los lucrativos créditos fiscales para el etanol de maíz.

Las innovaciones de Liao podrían poner fin a la asociación del biobutanol con el maíz—una asociación que, irónicamente, es en parte su responsabilidad. En 2008, Liao desarrolló una vía microbiana para convertir el azúcar en isobutanol, un isómero de butanol de alto octanaje. Esa innovación está siendo actualmente comercializada por Gevo, una startup con sede en Englewood, Colorado, de la que Liao es cofundador. Gevo recaudó 107 millones de dólares en una oferta pública inicial el mes pasado para apoyar sus planes de modernización de las plantas de etanol de maíz, y con ello pasar a producir isobutanol en su lugar.

Los planes para un cambio a la producción de biocombustibles a partir de materias primas de biomasa tales como el pasto varilla, los tallos de maíz, y el bagazo de caña de azúcar (o residuos vegetales) están, por su parte, moviéndose lentamente, debido a sus mayores costes. La Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU. obligó al uso de sólo 6,6 millones de galones de etanol celulósico este año—menos de un 3 por ciento del objetivo de 250 millones de galones fijados por el Congreso hace cuatro años. El retraso viene dado por los pasos de procesamiento necesarios para descomponer estas materias primas celulósicas y generar así los azúcares para la fermentación; el proceso aumenta los costes considerablemente, por lo que las instalaciones de producción son difíciles de financiar.

El proceso directo de celulosa a butanol, desarrollado en colaboración con investigadores del Oak Ridge National Laboratory, promete simplificar las cosas, mediante la ampliación de las capacidades de fermentación de los microbios. La clave fue la adición de la vía de azúcar-a-isobutanol de Liao a un microbio, el Clostridium cellulolyticum, al que le gusta masticar la biomasa, pero que no suele crear butanol. El microbio fue aislado originalmente a partir de la hierba de abono, y hace dos años, Instituto Compuesto de Genoma del Departamento de Energía de los EE.UU. completó una secuencia de su genoma.

El resultado de la ingeniería genética, publicado este mes en la revista Applied and Environmental Microbiology, es un solo organismo que toma la celulosa y produce isobutanol. Liao afirma que la tasa de salida y la conversión son bajas, pero explica que esta "prueba de principio" es probablemente la parte más complicada del proceso de desarrollo. "El resto es relativamente sencillo. No es trivial, pero sencillo. Se convierte en una cuestión de financiación y recursos", afirma Liao.

El siguiente paso es mover las modificaciones genéticas a una variante de más rápido crecimiento del Clostridium o algún otro microbio. Liao apuesta que la tecnología podría estar lista para la producción en tan sólo dos años.

Un bache que podría ralentizar las cosas es el litigio sobre derechos de uso de la tecnología de Liao. Gevo está siendo demandada por violación de patente por el competidor Butamax Advanced Biofuels, una unión entre BP y DuPont que, al igual que Gevo, tiene planes para convertir las plantas de etanol basado en maíz en isobutanol. Butamax alega que el uso de Gevo de la ingeniería genética para crear butanol viola una amplia patente que los EE.UU. emitió a Butamax en diciembre de 2010.

Otro obstáculo es la preocupación sobre el impacto ambiental del uso de biomasa pesada. En enero, la EPA emitió un borrador de informe al Congreso sobre los impactos ambientales de la producción de biocombustibles. El informe destacaba varios problemas relacionados con la producción de combustibles basados ​​en biomasa. Señalaba que el uso de rastrojo de maíz (las hojas y tallos que quedan después de la cosecha) para producir combustibles, en lugar de arar los rastrojos de nuevo en tierras de cultivo, podría dar lugar a la degradación del suelo y ahogar los arroyos y ríos con mayores residuos. Los ecologistas han expresado su preocupación por el cultivo de tierras marginales que hayan sido reservadas para impulsar la diversidad biológica y proporcionar barreras de protección alrededor de cuerpos acuáticos.

La demostración de Liao de la E. coli modificada por ingeniería capaz de convertir la proteína en isobutanol también ofrece una alternativa potencial a las materias primas de biomasa: algas fotosintéticas de crecimiento rápido. Los proyectos actuales de I+D para el desarrollo de biocombustibles a base de algas tratan de convertir las grasas producidas por algas, que representan aproximadamente una cuarta parte de la masa de algas. Las proteínas, por el contrario, constituyen aproximadamente las dos terceras partes.

Sería posible, asegura Liao, crear un sistema de producción de reciclaje en el que los microbios productores de isobutanol estuvieran sostenidos por la proteína de las algas, así como por residuos industriales de fermentación recuperados de las rondas previas de la producción de butanol. Al igual que las algas, los residuos de fermentación están compuestos en gran parte de proteínas.

"Estos resultados demuestran la factibilidad del uso de proteínas para las bio-refinerías", escribió Liao y el equipo de UCLA este mes en la revista Nature Biotechnology.

Liao señala que las biorrefinerías de isobutanol alimentadas con proteínas probablemente tarden de cinco a 10 años en crearse, así que es probable que lo primero en llegar sea el isobutanol celulósico. Reconoce que las materias primas a base de proteínas de algas podrían, al igual que la biomasa celulósica, resultar tener costes imprevistos. Sin embargo una cosa es cierta, sostiene Liao: "Son sin duda mucho más sostenibles que el petróleo, el carbón o el azúcar".

Fuente: Technology Review

Obtienen biocombustibles con microalgas expuestas a la cocción a presión

Un nuevo mecanismo de producción de biocombustibles podría llegar a acelerar el desarrollo de esta fuente energética. Se trata de un sistema que emplea la cocción a presión de microalgas, y que fue elaborado por especialistas de la Universidad de Michigan. Las ventajas con relación a otros sistemas incluyen un menor costo, una mayor rapidez en la producción y más eficacia en el proceso. Al mismo tiempo, los ingenieros de Michigan están analizando diferentes bacterias que podrían tener también aplicación en el campo de los biocombustibles.

Justamente, los biocombustibles están considerados como la fuente energética alternativa con mayores posibilidades de suplantar a los combustibles fósiles en primera instancia, por lo menos en una buena cantidad de funciones. Sin embargo, para que eso suceda se necesita incrementar la producción y abaratar costos.

Enfoques hidrotermales, catalíticos y biológicos se han integrado en este nuevo sistema, para cuya investigación se ha logrado un subsidio de la National Science Foundation por dos millones de dólares. Arthur F. Thurnau y Phillip Savage, del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Michigan, son los principales responsables de este trabajo.

Según los investigadores, esta nueva técnica podría desempeñar un papel importante en el camino de Estados Unidos hacia la independencia energética, logrando al mismo tiempo una trascendente disminución en las emisiones de dióxido de carbono procedentes del sector hidrocarburífero. Lógicamente, también podría ser provechosa para muchos otros países.

Microalgas sometidas a presión

Las microalgas son especies de algas microscópicas, plantas simples y flotantes que no tienen hojas, raíces o tallos. Las mismas se descomponen más fácilmente que otras plantas empleadas para producir biocombustibles porque no cuentan con paredes celulares resistentes, de acuerdo a los datos aportados por los propios responsables de la investigación.

A diferencia de los combustibles fósiles, los biocombustibles a base de algas y obtenidos a partir de este sistema no producen dióxido de carbono, por lo tanto no generan emisiones contaminantes. Este nuevo método fue difundido a través de una nota de prensa de la Universidad de Michigan, que también fue reproducida por el medio especializados Science Daily.

El método empleado por los investigadores estadounidenses consiste en el cultivo de microalgas especiales, que posteriormente son sometidas a un tratamiento de cocción a presión, mediante el cual se obtienen los biocombustibles. Este sistema cuenta con múltiples ventajas con respecto a otros.

Por ejemplo, el proceso hidrotermal utilizado en el marco de este proyecto de investigación permite aprovechar los tipos de microalgas con menor tenor graso, además de eliminar el proceso de secado de las algas, dos obstáculos importantes para la conversión a gran escala de microalgas en combustibles líquidos.

Más detalles

Según el especialista Phillip Savage, el proceso realizado consiste sencillamente en una “sopa de algas". Las microalgas se someten a una temperatura de 300 grados centígrados, siempre manteniendo el agua a alta presión para preservar el estado líquido en lugar de crear vapor.

La cocción a presión se realiza durante un lapso de entre treinta minutos a una hora, tras lo cual se obtiene el biocombustible crudo. La alta temperatura y la presión elevada permiten que las algas se descompongan al reaccionar con el agua. Así se obtienen los hidrocarburos, pero también las proteínas y los carbohidratos presentes se descomponen, aportando al rendimiento del biocombustible.

Los ingenieros sostienen que este proceso intenta reproducir el mecanismo empleado por la naturaleza para desarrollar el petróleo, pero sin la necesidad de esperar millones de años. Vale destacar, igualmente, que no se trata de un sistema mágico y que aún restan resolver varios interrogantes. Al mismo tiempo, los especialistas están estudiando el potencial de algunas bacterias, como la E. coli, para el desarrollo de biocombustibles.

Savage resaltó que la parte más compleja de este nuevo método es transformar el biocombustible crudo que sale de la olla a presión y convertirlo en algo que pueda utilizarse para la propulsión de automóviles, por ejemplo. Para ello se requiere cambiar las propiedades del material para que pueda fluir con más facilidad, y hacerlo de una manera sencilla, rápida y económica.

Fuente: Tendencias21

Las bacterias púrpuras son mejores para obtener energía solar

Un estudio desarrollado en conjunto por ingenieros y científicos de la Universidad de Miami y de la Universidad de los Andes de Colombia concluye que las bacterias púrpuras, microscópicos organismos unicelulares con presencia en la Tierra desde hace miles de millones de años, podrían ser ampliamente efectivas para la generación de energía solar, aventajando a otros sistemas empleados en la actualidad. Asimismo, la investigación entiende que estas bacterias y el mecanismo natural que emplean serían ideales para su uso en paneles solares y otros dispositivos de conversión de energía. Por Pablo Javier Piacente.

Las bacterias púrpuras, antiguos microorganismos unicelulares, podrían convertirse en un futuro cercano en la herramienta por excelencia para obtener energía solar. De acuerdo a una investigación efectuada por ingenieros y especialistas norteamericanos y colombianos, estas bacterias poseen un diseño biológico que contiene las propiedades necesarias para su empleo en paneles solares y otros sistemas similares, alcanzando una efectividad superior en la producción energética con respecto a otros métodos empleados en la actualidad.

Lo cierto es que las denominadas bacterias púrpuras se encontraban entre las primeras formas de vida presentes en la Tierra. Son organismos microscópicos unicelulares, que desempeñan un papel vital en el mantenimiento del ciclo de la vida en el planeta. Este pequeño organismo puede hallarse en ambientes acuáticos, como por ejemplo en el fondo de los lagos o en las zonas de corales bajo el mar.

Emplean la luz solar como fuente de energía, y de acuerdo a la investigación interdisciplinaria conducida por Neil Johnson, un científico del College of Arts and Sciences de la Universidad de Miami, el diseño natural que utilizan podría transformarse en la solución estructural más eficiente para generar energía solar.

Johnson y su equipo, conformado por distintos especialistas de la Universidad de Miami y de la Universidad de los Andes de Colombia, creen que estas bacterias y el método que emplean para captar la energía del sol podría ser adaptado para su uso en paneles solares y otros dispositivos similares, obteniendo amplias mejoras en la producción de este tipo de energía limpia y renovable.

Diseños naturales con aplicación energética

La investigación desarrollada por este grupo de ingenieros, físicos y otros especialistas de las mencionadas casas de estudio fue difundida originalmente a través de una nota de prensa de la Universidad de Miami. Con posterioridad, el anuncio de la universidad norteamericana fue reproducido en un artículo del medio especializado Science Daily y fue publicado en el prestigioso Physical Review Letters.

Los investigadores recalcan que estas bacterias han existido desde hace miles de millones de años, y que se trata de organismos muy simples, lo que llevaría a pensar en primera instancia que la ciencia ya sabe todo de ellos. Sin embargo, recientemente han sido halladas nuevas características de las bacterias púrpuras que podrían tener diferentes aplicaciones.

En ese contexto, el estudio de Johnson y sus colegas se centra en desarrollar un modelo matemático que permita describir los diseños naturales que adoptan estas bacterias, investigando a su vez como podría ayudar ese funcionamiento biológico para diseñar futuros dispositivos fotoeléctricos.

Según el estudio, las bacterias púrpuras se adaptan a diferentes intensidades de luz, cambiando la disposición de su mecanismo de recolección energética para hacerlo más efectivo en cada ocasión. Las bacterias captan los fotones mediante una estructura especial, denominada membrana fotosintética.



Un mecanismo natural inteligente

Una deducción primaria indicaría que las bacterias abren en mayor medida esa estructura empleada para captar la energía solar cuando reciben más luz. Sin embargo, el diseño natural no siempre sigue caminos tan lógicos o lineales, y el funcionamiento de este sistema de captación energética en las bacterias púrpuras es un ejemplo claro de ello.

Es que con la llegada de cada nueva generación, las bacterias púrpuras crean un diseño que equilibra dos cuestiones: por un lado, la necesidad de maximizar el número de fotones capturados para convertirlos en energía química y, por otro, la protección que requiere la membrana fotosintética ante un exceso de energía solar que podría dañarla.

En consecuencia, los investigadores trabajan actualmente para hallar la forma en la que estas bacterias encuentran el punto o medida exacta para incrementar la generación energética sin comprometer su estructura, perdiendo al mismo tiempo la menor cantidad de energía en ese proceso de protección. La efectividad de este mecanismo natural podría ser realmente muy útil en su aplicación en distintos dispositivos solares.

De esta manera, nuevos dispositivos electrónicos especialmente adaptados con bacterias fotosintéticas podrían guiar el desarrollo de paneles solares que se adapten a diferentes intensidades de luz, sin perder energía en las diferentes fases del proceso. En la actualidad, los investigadores están utilizando un modelo matemático y la ayuda de supercomputadoras para tratar de hallar las características más profundas del diseño fotosintético empleado por las bacterias púrpuras.

Fuente: Tendencias21

Crean un vendaje inteligente que ataca a las bacterias patógenas de las heridas

Científicos de la Universidad de Bath, en el Reino Unido, están desarrollando un sistema inteligente de vendaje de heridas que, en presencia de patógenos, libera bactericidas y los destruye. El vendaje está formado por polipropileno, al que se adosaron vesículas que se rompen cuando entran en contacto con bacterias nocivas, liberando los antibióticos que llevan dentro. Este sistema promete ser un medio efectivo y barato para luchar contra las infecciones en hospitales y para evitar que las bacterias no nocivas –frente a las que no reacciona- desarrollen resistencia a los antibióticos. Podría salir al mercado dentro de siete años.

Un equipo de químicos de la Universidad de Bath, en el Reino Unido , está desarrollando un sistema inteligente de vendaje de heridas, que liberará agentes antimicrobianos encapsulados sólo en presencia de bacterias patógenas.

El sistema servirá para tratar las infecciones bacterianas, un problema clínico que se moderó a partir de los años 50 con la aparición de los antibióticos, pero que se ha vuelto a agravar como consecuencia del desarrollo de resistencia a estos medicamentos por parte de las bacterias.

Según publica la revista Physorg, la ventaja de este novedoso vendaje radica en que funciona de manera específica, sólo en caso de que las bacterias sean dañinas para el organismo, y es respetuoso con el resto de las bacterias y, por lo tanto, no afectaría a la microflora normal del organismo.

Las bacterias se ponen la trampa

El primer prototipo de vendaje inteligente ha sido creado con un polímero termoplástico parcialmente cristalino conocido como polipropileno (PP). A este tejido, los investigadores adosaron vesículas que contenían agentes antibacterianos.

Uno de los factores de virulencia de muchas bacterias patógenas (que no poseen las bacterias no dañinas) es que segregan toxinas o enzimas que dañan las membranas celulares, a las que desintegran.

Este mismo mecanismo es el que han aprovechado los investigadores en su trabajo: cuando las bacterias patógenas entran en contacto con el sistema de vendaje inteligente, desintegran las vesículas adosadas a dicho vendaje. Estas vesículas, al romperse, dejan salir los agentes antibacterianos, que destruyen entonces las bacterias nocivas.

Los científicos han probado ya el sistema con poblaciones de dos especies de bacterias:
el estafilococo aureus (bacteria que se encuentra en la piel y en las fosas nasales) y el baciloPseudomonas aeruginosa. Los resultados obtenidos demostraron su efectividad: en ambos casos se constató una disminución significativa en las concentraciones de estas bacterias, y eventualmente una inhibición casi completa.

Las concentraciones de P. aeruginosa se redujeron más rápidamente que las del estafilococo, debido a que las primeras presentaban una sensibilidad más alta a los agentes microbianos encapsulados en las vesículas del tejido que las segundas.

Fuente: tendencias21

Combustible Solar

Cuando Noubar Afeyan, director general de Flagship Ventures en Cambridge, Massachusetts, se propuso inventar el combustible renovable ideal, decidió prescindir de los intermediarios. Los biocombustibles proceden, en última instancia, del dióxido de carbono y el agua, así que ¿por qué insistir en elaborarlos a partir de la biomasa—maíz, pasto o algas? "Lo que queríamos saber," afirma Afeyan, "es si podíamos diseñar un sistema capaz de convertir el dióxido de carbono directamente en cualquier combustible que quisiéramos."

La respuesta parece ser afirmativa, según apunta Joule Biotechnologies, la compañía que fundó Afeyan (también en Cambridge) para el diseño de este nuevo combustible. Mediante la manipulación y el diseño de genes, Joule ha creado microorganismos fotosintéticos que utilizan la luz solar para convertir el dióxido de carbono de manera eficiente en etanol o diesel—la primera vez que esto se ha hecho jamás, según señala la compañía. Joule cultiva los microbios en fotobioreactores que no necesitan agua dulce y ocupan sólo una fracción de los terrenos necesarios para los métodos basados en biomasa. Las criaturas secretan el combustible continuamente, por lo que su recolecta resulta sencilla. Los exámenes de laboratorio y los ensayos a escala reducida llevan a Afeyan a estimar que el proceso produciría 100 veces más combustible por hectárea que la fermentación de maíz para producir etanol, y 10 veces más que a partir de fuentes como los residuos agrícolas. Afirma que los costes podrían ser competitivos con los de los combustibles fósiles.

Si Afeyan tiene razón, los biocombustibles podrían ser una alternativa al petróleo en una escala mucho más amplia de lo que nunca hubiera parecido posible. El suministro de biocombustibles convencionales, tales como los derivados del maíz, se ve limitado por la gran cantidad de agua y tierras agrícolas necesarias para cultivar las plantas de las que están hechos. Y mientras que los biocarburantes avanzados requieren menos agua y no necesitan tierra de alta calidad, su potencial está limitado por los procesos múltiples, y de alto coste, necesarios para fabricarlos. Como resultado, la Agencia Internacional de Energía estima que en 2050, el biodiesel y el etanol sólo cubrirán el 26 por ciento de la demanda mundial de combustible para el transporte.

Los bioingenieros de Joule han equipado a sus microorganismos con un interruptor genético que limita el crecimiento. Los científicos les permiten multiplicarse sólo un par de días antes de activar el interruptor para desviar la energía de los organismos del crecimiento a la producción de combustible. Mientras que otras compañías tratan de cultivar la mayor cantidad de biomasa posible, Afeyan afirma querer "generar la menor cantidad de biomasa que pueda." A nivel retrospectivo, el método podría parecer obvio. De hecho, la startup Synthetic Genomics y un grupo académico en el Instituto de Biotecnología de la Universidad de Minnesota también están trabajando para que los combustibles se fabriquen directamente del dióxido de carbono. Joule espera tener éxito gracias al desarrollo de sus organismos y de sus fotobiorreactores desde cero, para que así funcionen perfectamente juntos.

Aún así, es una estrategia arriesgada, puesto que se aparta de los procesos ya establecidos. Por lo general, las startups se establecen con la determinación de hacer algo novedoso, afirma James Collins, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Boston y miembro del comité científico asesor de Joule, "y rápidamente pasan a tratar de encontrar algo que funcione ... algo no tan novedoso y que esté bien establecido." Afeyan, sin embargo, ha hecho que la empresa siga al frente de la innovación. Este verano, pasará de hacer ajustes a escala de laboratorio a una planta piloto al aire libre que en la actualidad se encuentra bajo construcción en Leander, Texas.

Tanto como capitalista de riesgo y técnico—que recibió su doctorado en ingeniería química de MIT en 1987—Afeyan es plenamente consciente de los retos a la hora de demostrar que un nuevo proceso puede operar económicamente y generar combustible en grandes volúmenes. Para minimizar los riesgos financieros, dirigió a Joule hacia un proceso modular que no requiere la instalación de plantas de demostración grandes y costosas.

"No estoy diciendo que sea fácil, o que esté a la vuelta de la esquina, porque llevo haciendo esto desde hace mucho tiempo", señala Afeyan. No obstante, cree que Joule tiene algo grande entre manos: un combustible renovable que podría competir con los combustibles fósiles en cuanto a costes y a escala. Afirma: "Tenemos los elementos de una tecnología potencialmente transformadora".

Fuente: technology Review

Goma fabricada por microbios

En colaboración con Goodyear, la compañía de biotecnología Genencor ha estado creando un tipo de bacterias capaces de fabricar isopreno—el componente químico utilizado para fabricar la goma de las ruedas—a partir de azúcares derivados de biomasa. Sin embargo el aumento de la producción microbiana del isopreno a un tipo de escala que pueda competir con la goma derivada del petróleo ha resultado, hasta ahora, todo un reto. Ayer, durante la reunión de la Sociedad Química Americana en San Francisco, un grupo de investigadores de la división de investigación de Genencor en de Palo Alto, California, describieron un tipo de nuevas modificaciones dentro de las vías metabólicas de los microbios que consiguen mejorar la producción de bioisopreno. La compañía tomará una decisión acerca de la construcción de una planta piloto de bioisopreno el año próximo. Algunos microbios, incluyendo la E. Coli, fabrican de forma natural pequeñas cantidades de isopreno como parte de su metabolismo, aunque no son cantidades remotamente cercanas a una escala industrial. Para mejorar la producción, los bioingenieros de Genencor, que empezaron a trabajar en los sistemas bacterianos para la producción de isopreno en 2007, en principio realizaron cambios a las dos vías metabólicas que convergen para crear un precursor del isopreno. Sin embargo el nivel de producción seguía siendo bajo puesto que la maquinaria genética ya existente de la bacteria sigue un camino poco directo para crear el isopreno a partir de este precursor. Durante los resultados más recientes, la compañía añadió a la E. Coli un tipo de código genético de planta para la síntesis del isopreno, una enzima que convierte el precursor directamente en isopreno. El isopreno, que se manifiesta en forma de gas a temperatura ambiente, sale de las células sin dañarlas, y más tarde abandona el caldo de fermentación. El director senior de desarrollo de negocio de Genencor, Rich Laduca, afirma que sin aplicar ningún sistema de refinado, este sistema es capaz de producir un gas de isopreno con un 99 por ciento de pureza. La pureza es crítica puesto que la existencia de trazos contaminantes puede interferir de forma negativa con los catalizadores utilizados para polimerizar el isopreno y fabricar goma sintética. Goodyear ha utilizado el bioisopreno de Genencor para fabricar goma sintética, que después ha sido utilizada para fabricar varios prototipos de ruedas. “Estamos a la búsqueda de fuentes renovables para reducir nuestra dependencia del petróleo extranjero,” afirma Jesse Roeck, director de ciencia de materiales global en Goodyear. Roeck señala que el trabajo con el isopreno aún no es más que un proyecto de investigación, pero que el componente químico podría acabar formando parte de las ruedas en el mercado de aquí a tres o cinco años. En cuanto a peso, el isopreno constituye alrededor de una cuarta parte del material utilizado para fabricar una rueda. Roeck señala que la compañía también está a la búsqueda de fuentes renovables para el resto de materiales. Al tiempo que Genencor sigue adelante con sus planes para escalar el proceso hasta el nivel de una planta piloto, Laduca afirma que siguen trabajando para mejorar aún más la producción. “Hemos determinado la estructura de cristal de la enzima de la planta y estamos en proceso de modificarla,” afirma Laduca. Genencor desarrolló el sistema de biopreno básico en la E. Coli, que está muy bien caracterizada, pero ahora pasará a experimentar con el transplante de vías metabólicas que ha desarrollado en otras bacterias capaces de crecer más rápidamente. El mercado de los EE.UU. para el isopreno puro hoy día es de dos mil millones de libras al año; un 60 por ciento de esa cantidad se usa en neumáticos, y el resto se usa en adhesivos y componentes químicos especiales. Genencor también espera poder usar el componente químico como bloque de construcción para biocombustibles. Al emparejar dos moléculas de isopreno se consigue un combustible que podría mezclarse con gasolina; al agrupar tres se consigue un componente químico con características que lo harían adecuado para su mezcla con diesel. El isopreno también podría usarse como bloque de construcción para la fabricación de combustible para aviones.

Fuente: TechnologyReview

Vinculos Amigos

abono organico ecologico
especialista en alzheimer
tratamiento de aguas

Las bacterias de las manos podrían convertirse en los nuevos forenses de las huellas dactilares

Un equipo de bioingenieros de la Universidad de Colorado en Boulder, han desarrollado un método capaz de identificar a las personas mediante las bacterias que se encuentran en las propias manos. El sistema puede realizar una comparación con las muestras bacterianas presentes en cualquier lugar, como en nuestro teclado del portátil, para posteriormente cotejarlas con las de la persona, identificando con relativa precisión al individuo en concreto, lo cual abre interesantes aplicaciones en el ámbito forense.

Como resultado, incluso las personas más limpias pueden tener cerca de 150 especies de bacterias diferentes en las manos, estas a su vez, tienen un genoma único para esa persona. Con lo cual estas bacterias potencialmente podrían convertirse en una herramienta forense condenatoria en escenas de crímenes, lo que permite a los investigadores obtener la información única del ADN del autor del delito.

De momento los ladrones no tienen porque preocuparse de que sus bacterias sean identificadas a corto plazo. El método de identificación posee entre un 70 y un 90 por cierto de precisión, un margen de error demasiado amplio, incluso para la mayoría de los tribunales de justicia. Hay todavía muchas preguntas por responder, como por ejemplo; ¿si más de una persona toca un objeto en concreto, se pondrá en peligro el perfil microbiano de cada uno?, ¿es suficientemente estable el microbioma como para ser utilizado como un identificador (ya que, por ejemplo, tomar antibióticos pueden modificar el perfil de las bacterias)?, ¿los delincuentes pueden alterar intencionalmente su perfil de bacterias para engañar a los investigadores o realizar pruebas falsas?.

A la espera de que la tecnología creada sea perfeccionada para garantizar mayor precisión, hay que recordar que los perfiles de las especies bacterianas poseen una mayor complejidad y ofrecen más datos que el propio ADN. Por ejemplo, las marcas de huellas no pueden ser siempre adecuadamente utilizadas para la identificación, pero pueden ser extraídos los datos bacterianos (una muestra microbiana de la piel proporciona 100 veces más datos que el propio ADN humano). El microbioma ofrece indicios que el ADN de por sí solo no puede, pudiendo hallar datos referentes del lugar donde vive y trabaja una persona o que tipo de alimentación tiene. Incluso los gemelos idénticos que comparten un perfil de ADN, poseen unas características bacterianas muy diferentes, dando a los investigadores otra forma de diferenciar a los sospechosos.

Todavía hay mucho trabajo por hacer antes de conseguir un margen de error al 0 por cierto, mientras tanto el procedimiento sin duda podría servir como una herramienta más para los forenses, aunque la evidencia no sea admisible en un juicio por el momento. Sin embargo ayudaría a la policía a identificar mejor a los presuntos sospechosos para centrar las vías de investigación, muy al estilo de la serie televisiva CSI.

Fuente: Fierasdelaingenieria

Papel más blanco y menos contaminante

Para blanquear el papel se utilizan compuestos químicos contaminantes que dañan el medio ambiente. Ahora, científicos españoles del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) han conseguido elaborar un papel de mayor blancura y menos contaminante gracias al uso de unas enzimas de un microorganismo, reduciendo el uso de productos perjudiciales.

El innovador tratamiento consiste en utilizar lacasas fúngicas procedentes del hongo Pycnoporus sanguineus para blanquear, lo que disminuye el uso de otros productos perjudiciales para el medio ambiente, que además tienen un coste elevado para la industria, como el peróxido de hidrógeno. Básicamente, las enzimas del microorganismo actúan eliminando la lignina, una sustancia que palidece la madera, sin alterar otros componentes beneficiosos como la celulosa, responsable de la resistencia del papel.

El estudio, publicado en la revista Bioresource Technology, refleja que el producto elaborado con este método no pierde calidad. Además, la blancura del papel mejora hasta un 15% respecto a su homólogo obtenido sin enzimas.

Método ecológico
Por otro lado, aunque el nuevo procedimiento es más ecológico porque disminuye el uso de reactivos y por tanto la emisión de contaminantes, los autores reconocen que hasta el momento es imposible sustituir las etapas químicas totalmente. Como explica María Eugenia Eugenio Marín, coautora del estudio, "las enzimas ayudan al proceso pero no tanto como para emplearlas sin esos productos. Por eso actualmente las investigaciones se centran en el uso de las enzimas como pretratamiento para conseguir blanquear la pasta de papel".
Este método se podría aplicar de manera masiva en la industria papelera, aunque todavía deben evaluarse los pros y los contras del sistema. Como indican los propios investigadores, "la enzima es eficaz a altas temperaturas lo que facilitará su implantación dentro de las secuencias industriales de blanqueo. Para ello, primero habrá que evaluar si el coste añadido por la introducción de una etapa más al ciclo de blanqueo compensa al ahorro total de reactivos químicos".

Fuente: Muyinteresante.es