Los científicos han tomado genes de un hongo que crece en la hierba y en plantas muertas, y los han transplantado en una 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 podría agilizar la producción de etanol.
"Simplemente se trata de un proceso más eficiente", afirma Jamie Cate, biólogo de la Universidad de Califo ia en Berkeley y del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. "Recortando cada centavo posible, podría llevarle a competir con el petróleo", señala Cate, quien dirigió la investigación.
La mayor parte del etanol se produce a partir de azúcares simples, como la glucosa derivada de los granos de maíz o de la caña de azúcar. A los fabricantes de etanol les gustaría usar glucosa de fuentes más abundantes, como las hojas y los tallos del maíz, el pasto varilla, los residuos de madera y otros materiales vegetales resistentes. Sin embargo, ésas partes de las plantas están hechas de celulosa, un hidrato de carbono constituido por largas cadenas de azúcares. Para que la levadura pueda producir etanol a partir de estos materiales, lo primero que hay que hacer es descomponer los hidratos de carbono complejos en azúcares muy simples, un proceso que toma tiempo y normalmente requiere la adición de enzimas caras.
Con la nueva técnica, los fabricantes de etanol ya no tienen que romper la celulosa en azúcares simples. En vez de eso, sólo tienen que descomponer la celulosa en un material intermedio llamado celodextrina. La levadura modificada puede trabajar con éste, sin tener que esperar a que sea descompuesto hasta la glucosa, eliminando pasos que cuestan tiempo y dinero.
La levadura parte de una simple molécula como la glucosa y la digiere como alimento, produciendo alcohol como subproducto. Los investigadores de Berkeley, junto con un colaborador de la Academia China de Ciencias en Tianjin, descubrieron que un hongo rizado de color naranja llamado Neospora crassa que crece sobre materia vegetal muerta produce dos proteínas diferentes que ayudan a transportar las moléculas de celulosa más complejas hacia unas células para su digestión. Además, encontraron que el hongo produce una enzima que puede ayudar a romper más las moléculas. Los investigadores entonces buscaron dentro del genoma de un Neospora crassa para encontrar los genes responsables de estas habilidades.
Lee Lynd, ingeniero ambiental de Dartmouth, señala que el concepto de diseñar microbios para la fermentación de azúcares para que también produzcan enzimas "es ampliamente considerado como el enfoque más prometedor" para la conversión de materiales celulósicos en etanol. Hay muchos investigadores trabajando en la consolidación de los pasos de procesamiento del etanol, indica él, y algunos han logrado mejores resultados en algunas partes del proceso. Sin embardo, Lynd destaca que ésta es la primera vez, por lo que él sabe, que alguien ha clonado estos transportadores.
"Estos avances son importantes, demuestran, en principio, las posibilidades de la ingeniería de microbios para mejorar la transformación de biomasa, y se podrían aplicar comercialmente", señala Lynd. "Sin embargo, los avances no se están produciendo solos, y representan un paso relativamente corto de un largo camino."
La técnica no soluciona nada para gran parte de los procesos implicados en la producción de etanol. Los fabricantes de etanol, aún tendrían que utilizar enzimas para romper la celulosa hasta una etapa intermedia llamada celodextrina. Sin embargo, la levadura puede trabajar con esta, en lugar de tener que esperar a que se desglose todo el camino hasta la glucosa, eliminando pasos que cuestan tiempo y dinero.
Para su investigación, el grupo utilizó una cepa de levadura comúnmente estudiada en los laboratorios. Los genes tienen que ser insertados en cepas criadas para soportar las demandas de la producción industrial de etanol. Unos científicos de la Universidad de Illinois, que forma parte del Instituto de Biociencias de la Energía que financió la investigación, trabajarán en ello. Mientras tanto, Cate seguirá estudiando el Neospora para ver si puede encontrar una mejor combinación de genes. "Vamos a seguir investigando el Neospora para ver qué otros trucos podría tener para nosotros", indica él.
Se podría tardar unos cinco años en conseguir que la levadura modificada esté lista para su uso en una planta de etanol de escala de prueba, y tal vez una década antes que el etanol obtenido de esta manera termine en los tanques de combustible, comenta Cate. Los investigadores tardarán bastante tiempo en poder cuantificar la mejora de rendimiento que la levadura modificada producirá hasta que sea probada en un ento o de producción.
"Nosotros obtenemos una mejora de entre el 10 y el 20 por ciento, otras empresas consiguen una mejoría del 10 al 20 por ciento en sus enzimas, y de repente hemos reducido el costo hasta el punto en que puede empezar a ser competitivo con el petróleo", indica Cate.