Convertir el veneno en fuente de energía
Un equipo de investigadores ha logrado manipular genéticamente el microorganismo T. kivui para que metabolice el monóxido de carbono
Los cambios genéticos pueden producirse de forma natural a través de la evolución o pueden iniciarse con ayuda de la ingeniería genética. La bacteria Thermoanaerobacter kivui(T. kivui) fue manipulada por un equipo de investigación dirigido por Stefan Pflügl, del Instituto de Ingeniería Química, Medioambiental y de Biociencias de la Universidad Técnica de Viena, de tal manera que puede metabolizar el monóxido de carbono. Cuando se utiliza en biorreactores, puede contribuir a convertir el gas de síntesis, compuesto por monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e hidrógeno (H2), en productos valiosos.
Stefan Pflügl y su equipo acaban de publicar en la revista Nature Communications cómo se puede conseguir que T. kivui utilice el CO como única fuente de energía. En la revista Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, el equipo también informó sobre su método para modificar genéticamente la T. k ivui en doce días para que muestre la característica deseada.
Acostumbrarse al monóxido de carbono
La T. kivui crece a altas temperaturas y es capaz de producir sustancias orgánicas a partir de moléculas simples como el dióxido de carbono y el hidrógeno. Estas propiedades pueden aprovecharse para utilizar la bacteria en relación con plantas de gasificación de biomasa, por ejemplo, para valorizar el gas de síntesis producido allí a partir de biomasa residual como residuos agrícolas o desechos de madera. Por ejemplo, T. kivui puede utilizarse para producir de forma sostenible ácido acético mediante fermentación gaseosa y, tras la modificación genética adecuada, etanol o isopropanol, materias primas que se utilizan como biocombustibles o materias primas químicas. Por tanto, esta tecnología puede utilizarse para establecer una economía circular del carbono basada en recursos renovables.
El monóxido de carbono es tóxico por naturaleza para muchos microorganismos, entre ellos T. kivui, e inhibe su crecimiento. "Sin embargo, conseguimos adaptar lentamente la bacteria al monóxido de carbono", informa Stefan Pflügl, "más tarde incluso fue capaz de utilizar el monóxido de carbono como única fuente de energía y carbono". T. kivui adquirió esta capacidad de forma natural en unas pocas generaciones.
Un examen del genoma reveló a los investigadores que un transposón, es decir, un segmento móvil específico de ADN, es el responsable de las nuevas propiedades.
Acelerar la evolución mediante ingeniería genética
Este hallazgo no sólo aporta una comprensión más profunda de cómo los microorganismos se adaptan a su entorno, sino que también muestra cómo los mecanismos evolutivos naturales pueden utilizarse con fines biotecnológicos.
Muchas bacterias tienen un mecanismo de defensa natural para reconocer el ADN vírico y hacerlo inofensivo. "Este mecanismo, también conocido como tijeras genéticas CRISPR/Cas, puede utilizarse para modificar específicamente el ADN. Con nuestro método, Hi-TARGET, se pueden eliminar genes, modificarlos o añadir otros nuevos", explica Stefan Pflügl. El equipo de investigación consiguió desarrollar una cepa bacteriana con características muy similares a la que evolucionó de forma natural. El nuevo método no sólo es significativamente más rápido que los métodos establecidos de ingeniería genética, sino que los investigadores también lograron una tasa de éxito del 100 por cien.
La manipulación genética selectiva mediante Hi-TARGET abre una especie de campo de juego para los investigadores: ¿Cómo cambian las propiedades de T. k ivui cuando se sobreexpresan los genes contenidos en el transposón? ¿Y puede modificarse T. kivui de tal manera que el organismo pueda producir productos más exigentes a partir de sustratos comoCO2, H2 y CO, que aportan poca energía? "Los conocimientos que hemos adquirido de T. kivui también pueden transferirse a otros microorganismos que metabolizan sustratos gaseosos", afirma Pflügl con vistas al futuro.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Rémi Hocq, Josef Horvath, Maja Stumptner, Mykolas Malevičius, Gerhard G. Thallinger, Stefan Pflügl; "A megatransposon drives the adaptation of Thermoanaerobacter kivui to carbon monoxide"; Nature Communications, Volume 16, 2025-5-6
Angeliki Sitara, Rémi Hocq, Alexander Jiwei Lu, Stefan Pflügl; "Hi-TARGET: a fast, efficient and versatile CRISPR type I-B genome editing tool for the thermophilic acetogen Thermoanaerobacter kivui"; Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, Volume 18, 2025-4-30
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