Sistemas de Cultivo

Los principales desafíos en la domesticación de las microalgas

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By Milthon Lujan

Investigador detalla los principales desafíos que enfrenta la domesticación de las microalgas.

Convertir una cepa de alga silvestre es una “alga de cultivo”, “domesticar” una microalga, representa un desafío, debido a que los rasgos iniciales de interés pueden estar presentes, como un nivel relativamente alto de grasas, carbohidratos, pigmentos, etc., pero el camino hacia un rendimiento mejorado, reproducible y escalable es extremadamente desafiante.

Eric Maréchal, investigador de la Université Grenoble Alpes, destaca que se pueden aprender algunas lecciones de la agricultura y dar un nuevo estímulo a la investigación en el sector de las microalgas.

Domesticación de las microalgas

Con notables excepciones de las levaduras y algunos hongos, o Chlamydomonas, la genética es pobremente desarrollada en la microbiología. Debido a su naturaleza unicelular, las microalgas pueblan ambientes (océanos, ríos, suelos, nieve, hielo, hábitats extremos, etc) principalmente por divisiones mitóticas, ya sea en formas haploides o diploides.

Las cepas recolectadas en la naturaleza se pueden purificar utilizando un clasificador de células o mediante el cultivo en serie en placas de Petri hasta obtener líneas axénicas clonales. Sin embargo, a veces no es posible separar una microalgas de sus bacterias acompañantes.

Mientras que la reproducción y la mezcla de alelos naturales son los principales impulsores de la diversidad en plantas y animales, no parecen desempeñar este papel en las microalgas. La diversidad genética se basa en tasas de mutación genómica y transferencias de material genético dentro y entre especies.

Primer desafío: Explorar la biodiversidad

Este desafío incluye esfuerzos para resolver los temas de las cepas no cultivables. Algunos rasgos cualitativos como la capacidad de producir una biomolécula de interés puede servir como punto de partida para los intentos de domesticación; sin embargo, la capacidad para crecer rápidamente y producir biomasa debe ser una consideración inicial.

Segundo desafío: Falta de genomas secuenciados

El segundo desafío es la falta de genomas secuenciados y la dificultad de transformar genéticamente muchas especies modelo emergentes y sin modelo. 

Tercer desafío: Controlar la meiosis, la gametogénesis y la reproducción sexual

La genética convencional podría impulsar las estrategias específicas al permitir reordenamientos alélicos. 

El investigador anticipa avances importantes si la reproducción sexual pudiera controlarse de manera rutinaria en Chlorella, Dunaliella, Scenedesmus, Klebsormidium, Phaeodactylum etc.

Cuarto desafío: Desarrollo de sistemas que permitan el control de combinaciones y duplicaciones cromosómicas

La heterosis depende directamente de la capacidad de obtener híbridos heterocigotos a partir de líneas homocigotas.  Las diatomeas tienen células vegetativas diploides que permiten la exportación de esta propiedad.

El desarrollo de autopoliploides a partir de células haploides se ha intentado en experimentos pioneros mediante tratamientos de Chlamydomonas con moléculas que bloquean la división celular.

Conclusión

Maréchal concluye que la domesticación de las microalgas se encuentra en la infancia. El investigador indica que es necesario continuar la exploración de la biodiversidad.

“Debido al desarrollo de métodos habilitadores en un número creciente de grupos de microalgas, no hay duda de que la próxima década estará marcada por resultados fascinantes”, concluyó.

El estudio fue financiado por la Agence Nationale de la Recherche y el Institut Carnot3BCAR.

Referencia (acceso libre):
Maréchal E. 2021. Grand Challenges in Microalgae Domestication. Front. Plant Sci., 23 September 2021 | https://doi.org/10.3389/fpls.2021.764573

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