Al manipular las vias metabólicas de la bacteria E. coli común, los investigadores de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), lograron que el organismo produzca cantidades masivas de alcoholes útiles de cadena larga, que tienen potencial para ser bio-combustibles nuevos. Los bio-combustibles obtenidos de bacterias tienen entre cinco y ocho átomos de carbono, comparado con el etanol que tiene dos carbonos.

La cantidad más alta de átomos de carbono le otorga a los bio-combustibles tanta energía por galón como la gasolina. Comparando, el etanol tiene el 30 por ciento de energía menos que la gasolina. Y a diferencia del etanol, los bio-combustibles nuevos son compatibles con la infraestructura actual de la gasolina, señala James Liao, un profesor de ingeniería bio-molecular y química de UCLA, que lideró la investigación. Como los alcoholes de cadena larga no absorben agua con la misma facilidad que el etanol, podrían transportarse alrededor del país mediante los oleoductos existentes.

Liao dice que los alcoholes de cadena más larga tienen una ventaja sobre el butanol, otro bio-combustible basado en el alcohol. Los alcoholes de cadena larga se separan del agua más fácilmente que el butanol, y en consecuencia no necesitarían destilación con demasiada energía. Muchas empresas, incluso Dupont y BP, están tratando de comercializar un proceso para obtener el alcohol butanol de cuatro carbonos utilizando microbios. El grupo de Liao también manipuló bichos para conseguir butanol y su tecnología fue patentada por la startup Gevo de Pasadena, CA.

Liao y sus colegas utilizan herramientas de biología sintética para hacerle ajustes al metabolismo del amino ácido del E. coli. Todos los organismos producen una gran cantidad de amino ácidos, que son los componentes básicos de las proteínas. Los investigadores manipularon esta via metabólica para que, hacia el final, los compuestos precursores que normalmente se convertirían en amino ácidos se conviertan en alcoholes de larga cadena.

Para lograrlo, los investigadores insertan genes a la bacteria que les hace producir moléculas precursoras de amino ácidos muy largas que tienen más de seis átomos de carbono. Dentro del microbio, también manipulan dos genes: uno de un tipo de levadura y el otro de una bacteria que da origen al queso. Estos genes modificados producen dos proteínas nuevas que pueden convertir a los precursores de amino ácidos en alcoholes de cinco a ocho carbonos.

Las startups LS9 y Amyris Biotechnologies ya están manipulando microbios para producir combustibles de hidrocarburo. Ambas estiman el inicio de la producción comercial de sus combustibles para 2010.

Como en el caso del estudio nuevo, tanto LS9 como Amyris están utilizando biología sintética, reconectando los sistemas de los microbios al insertarles genes de otros organismos, rediseñando los genes conocidos, y alterarando las expresiones de las proteínas. Pero las propuestas de Liao, LS9 y Amyris están dirigidas hacia vias metabólicas diferentes. Los investigadores de LS9 manipularon el metabolismo de ácidos grasos del E. coli, mientras que Amyris está haciendo ajustes en los procesos que producen compuestos naturales conocidos como isoprenoides.

Liao dice que el proceso del amino ácido podría tener una pequeña desventaja. Naturalmente, es más activo en la bacteria, así que manipularla podría ser más productivo. Y agrega: “Creo que, intrínsecamente, es un modo más eficaz de crear estos compuestos. Así que, potencialmente, tendremos un rendimiento más alto”.

Según Liao, el nuevo combustible a base de alcohol de cadenas largas, a suscitado el interés de ciertas compañías. Un gran desafío a vencer podría ser la toxicidad del alcohol para la bacteria, comenta Chris Somerville, director del Instituto de Bio-ciencias de la Energía en la Universidad de California, en Berkeley. El etanol, cuando contiene una concentración del 14 por ciento, es mortal para los microbios. El butanol es peor, matándolos con tan sólo el 2 por ciento de concentración. Esta toxicidad es uno de los mayores problemas que enfrentan los procesos con butanol. Somerville comenta que obtener un producto que sea relativamente inocuo para el cultivo “va a ser realmente importante para elevar el rendimiento”.

Liao no cree que la toxicidad detenga el proceso. Dice que la bacteria podría manipularse para hacerla más tolerante al alcohol. Pero añade que aumentar el rendimiento estará en manos de quien patente la nueva tecnología.