Kobe, Japón.- El mecanismo detrás de la síntesis de aceite dentro de las células de microalgas ha sido revelado por un equipo de investigación japonés. Este descubrimiento puede contribuir con el desarrollo de los biocombustibles.
La investigación fue realizada por un grupo liderado por el profesor Hasunuma Tomohisa y el científico Kato Yuichi, ambos de la Escuela de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Kobe University.
La cantidad de biomasa en la Tierra es de aproximadamente 10 veces la cantidad de energía que actualmente consumimos. Aproximadamente la mitad de esta biomasa crece en ambientes acuático, y la biomasa de los océanos, como las microalgas, pueden producir combustibles sin usar terreno cultivable y agua para beber.
Las microalgas pueden crecer con luz, agua, dióxido de carbono y una pequeña cantidad de minerales, y sus células se dividen rápidamente, lo que significa que pueden ser cosechadas más rápido que la biomasa cosechada en tierra. Las algas pueden ser cosechadas todo el año, ofreciendo potencialmente un suministro de energía más estable.
Muchas especies de algas son capaces de producir grandes cantidades de aceite (lípidos), pero esta es la primera vez que los científicos han capturado los cambios metabólicos que ocurren a nivel molecular cuando los lípidos son producidos en células de algas.
Centrándose en las microalgas marinas, el grupo de investigación del profesor Hasunuma encontró que Chlamydomonas sp. JSC4, una nueva especie obtenida de las aguas salobres, combina una alta tasa de crecimiento con altos niveles de lípidos. El equipo de investigación desarrolló un método de análisis denominado «dynamic metabolic profiling» y lo uso para analizar el JSC4 y descubrieron como esta especie produce aceite dentro de sus células.
El equipo de Hasunuma incubó JSC4 con dióxido de carbono como una única fuente de carbono. Cuatro días después de iniciado la incubación, más del 55% del peso celular consistía de carbohidratos (principalmente almidón). Cuando el agua de mar comprendía el 1-2% del líquido de incubación, el equipo registró una disminución en los carbohidratos y un incremento en el aceite, y 7 días después del inicio de la incubación más del 45% del peso celular se había convertido en aceite.
JSC4 tuvo una alta tasa de crecimiento celular, y la tasa de producción de lípidos en la solución de cultivo alcanzó una velocidad que superó en gran medida los experimentos anteriores. Al comienzo del período de cultivo las partículas de almidón se observaron en las células, pero en agua de mar estas partículas desaparecen y se observan numerosas gotitas de aceite.
Usando los perfiles metabólicos dinámicos, el grupo encontró que la vía de biosíntesis de azúcar (activo cuando se produce el almidón) se ralentiza, y la vía se activa para sintetizar triacilglicerol, un elemento constituyente del aceite. En otras palabras, la adición de agua de mar cambia la vía del almidón a la producción de aceite. Ellos también aclararon que la activación de una enzima que descompone el almidón se incrementa en la solución de agua de mar.
El descubrimiento de este mecanismo metabólico no sólo es un importante hallazgo biológico, también puede ser usado para incrementar la producción de biocombustibles mediante la mejora del cultivo de algas. Basados en estos hallazgos, el equipo continuará buscando formas de incrementar la producción sostenible de aceite mediante el desarrollo de métodos de cultivo más eficientes y a través de la ingeniería genética.
Referencia (abierto):
Shih-Hsin Ho et al. Dynamic metabolic profiling together with transcription analysis reveals salinity-induced starch-to-lipid biosynthesis in alga Chlamydomonas sp. JSC4, Scientific Reports (2017). DOI: 10.1038/srep45471
https://www.nature.com/articles/srep45471
