Un hito histórico: modifican la bacteria E.coli para que consuma CO2

Científicos israelíes consiguen modificar una bacteria para que consuma CO2

Normalmente cuando escuchamos el nombre de la bacteria Escherichia coli (E.coli) es porque se ha producido algún brote de infecciones o intoxicación alimentaria. Este microorganismo también es muy popular por ser uno de los organismos modelos más utilizados en los laboratorios, que aprovechan sus ventajas para cultivos y experimentos, puesto que crece muy rápido y apenas tiene necesidades de mantenimiento. Y por supuesto, la célebre E.coli es la bacteria más abundante en nuestros intestinos y en la mayoría de los animales. Existen muchas variedades y cepas de esta bacteria, inofensivas o incluso beneficiosas casi todas ellas puesto que nos ayudan con nuestros procesos digestivos y participan en la producción de vitaminas como la B o la K​6.  

Para entender por completo la noticia de hoy debemos tratar también un asunto fascinante: los seres autótrofos. Este adjetivo de origen griego significa “que puede alimentarse por sí mismo”. Los seres autótrofos son capaces de coger sustancias inorgánicas y transformarlas en las materias orgánicas que necesitan (y necesitamos) para subsistir. Es el caso de las plantas y de algunas bacterias. Las plantas recurren a la fotosíntesis, un proceso que les permite convertir la materia inorgánica en orgánica mediante la luz, mientras que las bacterias utilizan un proceso conocido como quimiosíntesis.

Sin embargo, nuestra protagonista E.coli no es autótrofa, necesita azúcares y otros compuestos orgánicos para alimentarse… salvo que lleguen unos científicos y, después de más de una década de trabajo, consigan modificar por completo su funcionamiento y conviertan a E.coli en un organismo autótrofo.

Mediante ingeniería genética (incluyendo genes de organismos fotosintéticos) y dirigiendo su entorno (menos azúcar y más CO2) los científicos han conseguido cepas de E.coli capaces de alimentarse de CO2 | Gleizer, Shmuel, et al.

Los expertos han calificado este logro como un “hito histórico” tras su publicación en la Revista Cell hace unos días. Por primera vez, unos investigadores del  Instituto israelí Weizmann de Ciencias han conseguido, mediante ingeniería genética, revertir toda la maquinaria y funcionamiento de una bacteria. Esto significa que, en lugar de alimentarse de azúcares emitiendo CO2, esta nueva E.coli modificada no necesite esos azúcares y consuma CO2.

¿Cómo lo han conseguido?

Los investigadores israelíes utilizaron una mezcla de ingeniería genética y de modificaciones en laboratorio, incluyendo genes de organismos fotosintéticos, para conseguir que E.coli obtuviera todo los azúcares que necesitaba del Carbono del CO2.

No obstante la bacteria seguía sin poder sustituir el consumo de azúcar por el de dióxido de carbono, así que los investigadores acudieron a la evolución para cultivar sucesivas generaciones de E.coli, modificadas durante un año, a las que fueron reduciendo el azúcar y elevando la concentración de CO2.

Los científicos del Instituto Weizmann expusieron a este ambiente extraño a las bacterias, y a las siguientes generaciones, durante meses. Poco azúcar y mucho CO2 (en concentraciones que superaban 250 veces el dióxido de carbono normal de la atmósfera), esperando que la evolución hiciera su trabajo seleccionando las mutaciones más adecuadas a este nuevo entorno y alimentación.

Como indicamos al principio del artículo, una de las ventajas de la bacteria E.coli en su trabajo de laboratorio es que se reproduce muy rápidamente, así que después de unos 200 días, surgieron las primeras células capaces de utilizar CO2 como única fuente de carbono. Cien después, consiguieron incluso bacterias que crecían más rápido en las condiciones de poco azúcar y mucho CO2 que las E.coli convencionales.

¿Por qué es importante este logro?

Es un primer paso, y como todos los primeros avances, necesitará de más investigaciones y confirmaciones más adelante. Sin embargo los propios investigadores indican que abre la puerta a incontables aplicaciones que podrían llegar a ser revolucionarias. Hay que tener en cuenta que la bacteria E.coli ya se utiliza para fabricar sustancias muy útiles como la insulina sintética o la hormona del crecimiento humano. Este nuevo logro podría ampliar lo que podemos fabricar… bacterias trabajando para nosotros, fabricando combustibles no contaminantes, alimentos o medicinas. Por supuesto, es un futuro que todavía queda lejano pero para alcanzar esos increíbles objetivos siempre hay que dar un primer paso.

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Referencias científicas y más información:

Gleizer, Shmuel, et al. «Conversion of Escherichia Coli to Generate All Biomass Carbon from CO2». Cell, vol. 179, pp. 1255-1263, DOI:10.1016/j.cell.2019.11.009.

Ellen Callaway “Se ha modificado una bacteria para que consuma dióxido de carbono” Investigación y Ciencia.