Ingeniería Genética

Escherichia coli modificada para consumir CO2 | Nature

27 de noviembre – 2019 – Nature

Los investigadores han creado una cepa de la bacteria Escherichia coli, que crece al consumir dióxido de carbono en lugar de azúcares u otras moléculas orgánicas.

En el futuro, la E. coli que come CO2 podría usarse para producir moléculas de carbono orgánico que podrían utilizarse como biocombustibles o para producir alimentos. Los productos fabricados de esta manera tendrían menos emisiones en comparación con los métodos de producción convencionales y podrían eliminar el gas del aire. El trabajo se publica en Cell1 el 27 de noviembre.

Por el contrario, E. coli es relativamente fácil de diseñar, y su rápido crecimiento significa que los cambios se pueden probar y ajustar rápidamente para optimizar las alteraciones genéticas. Pero la bacteria prefiere crecer en azúcares como la glucosa, y en lugar de consumir CO2, emite el gas como desecho.

Primero, le dieron a la bacteria genes que codifican un par de enzimas que permiten a los organismos fotosintéticos convertir el CO2 en carbono orgánico. Las plantas y las cianobacterias potencian esta conversión con luz, pero eso no era factible para E. coli. En cambio, el equipo de Milo insertó un gen que permite que la bacteria extraiga energía de una molécula orgánica llamada formiato.

Incluso con estas adiciones, la bacteria se negó a cambiar sus harinas de azúcar por CO2. Para ajustar aún más la cepa, los investigadores cultivaron sucesivas generaciones de E. coli modificada durante un año, dándoles solo pequeñas cantidades de azúcar y CO2 a concentraciones aproximadamente 250 veces mayores que las de la atmósfera de la Tierra. Esperaban que la bacteria desarrollara mutaciones para adaptarse a esta nueva dieta. Después de aproximadamente 200 días, surgieron las primeras células capaces de usar CO2 como su única fuente de carbono. Y después de 300 días, estas bacterias crecieron más rápido en condiciones de laboratorio que aquellas que no podían consumir CO2.

Las cepas de E. coli que comen CO2, o autótrofas, aún pueden crecer en el azúcar, y usarían esa fuente de combustible sobre el CO2, si se les da la opción, dice Milo. En comparación con la E. coli normal, que puede duplicarse en número cada 20 minutos, las E. coli autótrofas son rezagadas y se dividen cada 18 horas cuando se cultivan en una atmósfera con 10% de CO2. No pueden subsistir sin azúcar en los niveles atmosféricos de CO2, actualmente 0.041%.

Milo y su equipo esperan que sus bacterias crezcan más rápido y vivan con niveles más bajos de CO2. También están tratando de entender cómo evolucionó la E. coli para comer CO2: los cambios en solo 11 genes parecían permitir el cambio, y ahora están trabajando para determinar cómo.

La E. coli ya se usa para hacer versiones sintéticas de químicos útiles como la insulina y la hormona del crecimiento humano. Milo dice que el trabajo de su equipo podría expandir los productos que las bacterias pueden producir, para incluir combustibles renovables, alimentos y otras sustancias. Pero él no ve que esto suceda pronto.

«Este es un documento de prueba de concepto», concuerda Erb. «Pasarán un par de años hasta que veamos este organismo aplicado».

Informe completo Nature

DOI: 10.1038/d41586-019-03679-x

Cell

DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.11.009

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