La generación de proteínas con bacterias o los bioplásticos son algunos ejemplos de los últimos avances biológicos logrados por los científicos.
Quizá te suene a virus escapados de laboratorios o parques de atracciones con dinosaurios desmadrados, pero lo cierto es que la biotecnología es una de las vías para conciliar el desarrollo tecnológico y la protección del medio ambiente. O al menos hacia eso apuntan algunos de los avances científicos biológicos que trataremos en este artículo.
Sin embargo, primero intentaremos explicar los conceptos básicos de la biotecnología y la clasificación por colores de cada una de sus subcategorías, el llamado arcoíris biotecnológico. Así, en este artículo abordaremos las siguientes cuestiones
En su acepción más amplia, la biotecnología es el control y manipulación deliberados de sistemas biológicos, principalmente células o componentes celulares, al objeto de generar o procesar productos y materias primas. La biotecnología concita diversas disciplinas, desde la física hasta la química o las matemáticas, para entender el funcionamiento de las células a escala molecular y replicar la generación de sustancias y reacciones por medio de organismos vivos.
Un ejemplo básico de biotecnología sería el uso de bacterias para producir corriente eléctrica. Este tipo de microorganismos se conocen como electrígenos y podrían ser una fuente de energía renovable.
De hecho, quizá desconozcas que nuestra propia microbiota, es decir, la fauna bacteriana intestinal, produce electricidad. Este tipo de electricidad, aunque recurriendo a bacterias del suelo, se ha utilizado para proveer de energía eléctrica a un pueblo pesquero de Brasil. Puedes leer el artículo aquí.
La biotecnología es un campo extremadamente amplio que cubre áreas tan dispares como la agricultura o la medicina. Tanto es así que, oficialmente, existen hasta diez tipos de códigos de color para describir cada subcategoría. En el cuadro contiguo puedes ver una clasificación exhaustiva, pero los principales tipos de biotecnología se dividen en cuatro modalidades:
El desarrollo de la nueva generación de vacunas ha aupado la biotecnología médica al podio de los avances científicos biológicos. Sin embargo, la biotecnología médica, también conocida como biotecnología roja, está revolucionando áreas como los órganos cultivados a partir de células madre, los tratamientos regenerativos o las terapias génicas. La biotecnología médica promete ser también una de las grandes armas contra las dolencias cognitivas.
Una de las grandes claves para alcanzar modelos de producción más sostenibles pasa por utilizar microorganismos como bacterias para que nos ayuden a crear nuevos materiales biodegradables como los bioplásticos o mejorar la eficiencia de procesos existentes.
Así, la biotecnología blanca consiste fundamentalmente en aprovechar distintos tipos de células para desarrollar nuevos métodos de producción industriales.
Si queremos proteger el medio ambiente, reducir el uso de pesticidas y fertilizantes químicos, y a la vez conseguir plantas más resistentes y productivas que alimenten a la creciente población humana, la biotecnología verde es una de las pocas alternativas realistas. Este tipo de biotecnología se divide en dos áreas principales:
1. Agricultura, principalmente en cultivos:
2. Medio ambiente:
Se dice que los mares son la gran despensa humana del siglo XXI. Cuidarlos para no repetir los errores cometidos en tierra firme será uno de los grandes retos. Sin embargo, con un uso juicioso, materias primas como las microalgas podrían contribuir al desarrollo de nuevos biocombustibles o fuentes de proteínas cruciales para nuestra supervivencia como especie.
El uso de algas como materiales de construcción o materias primas para bioembalajes son otras de sus aplicaciones más prometedoras. Este potencial no ha pasado desapercibido para entidades supranacionales como la Unión Europea, que dedicará el año 2022 a la bioeconomía azul.
La biotecnología es, junto con la nanotecnología y los nuevos materiales, uno de los campos donde se están produciendo algunos de los avances científicos más radicales y acelerados. Por eso, no es fácil seleccionar los más importantes. A grandes rasgos, algunas de las líneas de investigación más innovadoras en la biotecnología son:
No obstante, nos centraremos en cuatro ejemplos significativos que muestran el potencial de estas tecnologías.
Si te dijeran que los microorganismos pueden producir diez veces más alimento que las plantas quizá te resulte inverosímil. Si, en teoría, este proceso se llevase a cabo únicamente con energía solar y dióxido de carbono, probablemente te parecería una locura. Sin embargo, esa es la propuesta de los investigadores del instituto Max Planck de Fisiología Molecular Botánica en Potsdam, Alemania.
El sistema recurre a placas fotovoltaicas que convierten el agua y el dióxido de carbono en moléculas que donan electrones a los microorganismos, en este caso bacterias. Los microbios metabolizan esas moléculas y generan ácidos grasos, carbohidratos y proteínas entre otras sustancias.
Quizá el resultado no sea muy apetitoso, pero podría servir como alimento para ganado o para producir compuestos proteínicos de consumo humano.
Los plásticos y los microplásticos suponen un verdadero quebradero de cabeza medioambiental. En principio, estos materiales tardan decenios y hasta siglos en degradarse.
Por suerte ya se están estudiando las propiedades de algunas bacterias capaces de metabolizar el plástico. Y no solo eso, en el instituto Fraunhofer en Alemania también han planteado otro enfoque: aprovechar residuos para generar un nuevo tipo de bioplásticos biodegradables.
En este caso se trata de grasas industriales con una elevada proporción de minerales. Los científicos alemanes han optado por utilizar unas bacterias modificadas genéticamente para metabolizar los residuos. El resultado es un biopolímero llamado polihidroxibutirato (PHB) que se extrae de las bacterias y se mezcla con otros aditivos. Al final, el producto es un poliéster con la particularidad de que se degrada en un plazo máximo de un año al exponerse a la intemperie.
Diez años después del desastroso vertido petrolífero de la plataforma Deepwater Horizon en el Golfo de México se llegó a una interesante conclusión acerca del destino del petróleo. La mitad del derrame logró eliminarse con medios físicos y químicos. Pero ¿qué había sucedido con la otra mitad?
El desarrollo de nuevos sistemas de secuenciación genómica permitió avanzar en el conocimiento de los microorganismos de la zona. Se comprobó la existencia de bacterias capaces de metabolizar el petróleo e incluso algunas que devoraban los dispersantes químicos.
Un estudio publicado en 2021 en la revista científica American Society for Microbiology revela que bacterias como la Paraperlucidibaca, la Cycloclasticus, la Oleispira o la Thalassolituus Zhongshania pueden acabar con las sustancias contaminantes de los vertidos petrolíferos.
La prueba se realizó con bacterias del Ártico canadiense, pero equipos científicos de todo el mundo, tales como el National Institute of Ocean Technology (NIOT) de la India, están demostrando la viabilidad de este tipo de enfoque, conocido como bioremediación.
Además de las bacterias y otros microorganismos, biomoléculas como las proteínas también desempeñan un papel crucial en los avances científicos biológicos. En el Instituto de Diseño de Proteínas de la Universidad de Washington han demostrado la posibilidad de detectar el coronavirus por medio de biosensores basados en proteínas. Esta nueva técnica revela la presencia del virus y sus anticuerpos emitiendo luminiscencia.
La ventaja de emplear estos biosensores es que permite prescindir de equipos complejos como los requeridos para llevar a cabo PCR y pruebas similares. Estas proteínas, diseñadas por ordenador, también se están aplicando en biosensores para la detección del cáncer de mama.
A modo de conclusión, estos avances científicos biológicos nos muestran el potencial de la biotecnología para resolver algunos de los grandes retos del siglo XXI. Tal como hemos visto, la eliminación de residuos, las nuevas energías renovables o las bioterapias y vacunas contra los nuevos virus son ejemplos elocuentes de áreas donde esta disciplina marcará la diferencia.
Fuentes: Biotechhealth, The Guardian, New Atlas, ASM, Down To Earth, Eurekalert, https://explorebiotech.com/biotechnology-breakthroughs-2021/
Gráfico: The Colours of Biotechnology: Science, Development and Humankind
Todos los campos son obligatorios.
Descubre cuáles son los temas de los que más se está hablando este momento
{{CommentsCount}} Comentarios
Actualmente nadie ha comentado la noticia.
Sé el primero en dejar un comentario.
{{firstLevelComment.Name}}
{{firstLevelComment.DaysAgo}} días atrás
{{firstLevelComment.Text}}
Responder{{secondLevelComment.Name}}
{{secondLevelComment.DaysAgo}} días atrás
{{secondLevelComment.Text}}