Pie de foto: Una investigadora del proyecto Evolgene trabaja en el laboratorio. Crédito: CIC nanoGUNE.
En la búsqueda por diversificar el suministro de energía con combustibles de origen renovable, la industria ha encontrado una vía en el bioetanol. Este combustible de origen biológico requiere celulosa que sufre una reacción enzimática llevada a cabo por bacterias y hongos. La primera generación de biocombustibles empleaba la celulosa de cultivos como la caña de azúcar y el maíz. Sin embargo, los terrenos destinados a producirlos compiten con la agricultura para consumo humano y aumentan la deforestación. Para solventar este problema, la industria ha desarrollado una segunda generación de biocombustibles cuya celulosa de origen procede de restos de agricultura y residuos urbanos.
Una vez obtenida la celulosa de una fuente más sostenible, es necesario eliminar sus impurezas mediante un proceso que aumenta su temperatura y su pH. Sin embargo, las enzimas de las bacterias y hongos actuales no pueden trabajar en estas condiciones tan extremas por lo que, de nuevo, es necesario enfriar y readaptar la celulosa a sus necesidades biológicas.
Todos los tratamientos que la celulosa recibe para que pueda ser metabolizada por las enzimas llegan a suponer hasta un "20% del coste de producción de bioetanol", explica el director de la empresa española Evolgene, Raúl Pérez Jiménez. Con la intención de aumentar la eficiencia del proceso, su compañía está trabajando en la reconstrucción de enzimas de organismos de hace más de 3.000 millones de años, cuando la vida en la Tierra soportaba temperaturas de hasta 70°C y los océanos tenían un pH considerablemente más bajo al actual debido a la ausencia de oxígeno.
"Si se consiguen enzimas que operen entre 5 °C y 10 °C por encima de las actuales se pueden reducir notablemente los costes", indica Pérez Jiménez. El investigador explica: "Hemos calculado que cada 1.000 millones de años que retrocedemos podemos aumentar entre 6 °C y 8 °C la resistencia térmica de las enzimas". Por ello, la empresa intenta retroceder lo más atrás en el tiempo que pueda con la intención de que las enzimas trabajen en las condiciones más extremas posibles.
Pero, ¿cómo se resucitan estas enzimas? "No es como en Jurassic Park que encontraban muestras con ADN de organismos extintos, porque no hay ejemplares tan antiguos conservados", aclara Pérez Jiménez. El proceso que Evolgene lleva a cabo se basa en reconstruir "los árboles genealógicos a partir de la información genética de enzimas actuales". Para ello, utiliza una combinación de mucha matemática y biotecnología.
Evolgene cruza la información genética de una gran variedad de enzimas y compara los aminoácidos comunes y los que han sufrido mutaciones hasta reconstruir la secuencia genética de la enzima ancestral. Cuantas más secuencias se tengan, más información, lo cual ayuda a viajar más atrás en el tiempo. El investigador pone un ejemplo: "Es igual que buscar a los ancestros de una persona: si solo tienes información de su hermano y su primo podrás encontrar a su abuelo, que es el ancestro común". Sin embargo, si se dispone de datos de primos segundos, terceros y más allá “podrás ir mucho más atrás en el tiempo".
Una vez reconstruida la secuencia de la enzima ancestral, Evolgene sintetiza el gen y lo reproduce en el laboratorio. Tras ello, las bacterias absorben los fragmentos del ADN que la empresa ha diseñado a través de su pared celular. Pérez Jiménez explica: "La industria ya ha creado bacterias preparadas para recibir enzimas".
Los métodos de producción de bioetanol actuales emplean enzimas procedentes tanto de hongos como de bacterias. Sin embargo, los hongos planteaban un problema para la idea de Evolgene, ya que "los más antiguos tienen unos 1.200 millones de años". Con las bacterias "se puede viajar hasta casi el origen de la vida en la Tierra".
Este enfoque innovador le ha valido a Evolgene ser seleccionada en la tercera convocatoria del Fondo de Emprendedores de la Fundación Repsol, en la categoría de idea. Actualmente, el proyecto está en fase de desarrollo aunque Pérez Jiménez se muestra optimista de cara a una futura comercialización en un plazo de tiempo no muy lejano.
El investigador espera que sus enzimas ancestrales consigan reducir los costes de producción del bioetanol de segunda generación, que actualmente se encuentra en to o a los 70 céntimos de dólar (unos 64 céntimos de euro) por galón (3,8 litros). De conseguirlo podría hacer que el bioetanol de segunda generación, además de ser respetuoso con el medioambiente, sea más rentable. La solución para el combustible del futuro puede que se encuentre hace 3.000 millones de años.
Con la colaboración de Fundación Repsol