Levadura solar biohíbrida
Pegan unas pequeñas celdas fotovoltaicas a las membranas celulares de levaduras para que estas tengan mayor productividad.
|
En la ficción científica se han propuesto los ciborgs, que serían mitad humanos y mitad máquinas. No se sabe si se llegará a tanto, pero en el caso de microorganismos se van dando algunos avances.
Desde hace ya bastantes años se vienen empleando microbios para producción de determinadas sustancias por biosíntesis. Basta alimentar a una cantidad de ellos en un biorreactor para que produzcan, por ejemplo, insulina u otras sustancias orgánicas que deseemos.
Últimamente se ha intentado usar pequeñas células fotovoltaícas adosadas a la membrana de este tipo de microorganismos, principalmente bacterias o levaduras, para que así obtengan energía de la luz y se pueda aumentar su potencial biosintético.
Los primeros organismos de este tipo, en concreto bacterias, estaban pensados para fijar dióxido de carbono y producir biocombustibles a partir de la luz del Sol. Esto lo hace la fotosíntesis desde tiempos inmemoriales, pero con un rendimiento muy bajo.
Sin embargo, la empresa se tornó más difícil de lo que se pensaba. De entrada los semiconductores usados en esas mini celdas fotovoltaicas eran tóxicos para los microorganismos y esto dañaba el proceso de biosíntesis.
Entonces se pensó que quizás se pudieran usar microorganismos con un metabolismo más complejo para la misma tarea y que resistieran bien la presencia de semiconductores. Además, quizás esto permitiría extender las aplicación más allá de la producción de biocombustibles e incrementar la productividad.
Así que un equipo multidisciplinar de la Universidad de Harvard formado por Neel Joshi, Junling Guo y Miguel Suástegui se pusieron a pensar sobre el asunto y consiguieron la realización de esta idea con levaduras. Publican ahora sus resultados en Science.
Decidieron usar levaduras de cerveza (Saccharomyces cerevisiae) en lugar de bacterias porque ya son usadas en la industria para producir diversas sustancias y, además, son fáciles de modificar a nivel genético.
Han conseguido diseñar un sistema fotovoltaico que proporciona energía bioquímica a la maquinaria metabólica de estas levaduras. Como resultado producen de una manera más efectiva productos farmacéuticos, como, por ejemplo, un precursor del antiviral Tamiflu: ácido eschicímico.
Las levaduras estaban alteradas genéticamente para que su metabolismo derivara más átomos de carbono hacia la producción de ácido eschicímico y evitando la pérdida de carbono por otros caminos a través de su bloqueo. El trasporte de este carbono se realiza gracias a unas moléculas denominadas NADPH.
Pero para incrementar la productividad se necesitaba más energía que permitiera la captura de más carbono y que así no se agotara en el proceso de producción de ácido eschicímico. Esto lo querían lograr con los semiconductores, que proporcionarían la energía necesaria para generar más NADPH.
Como semiconductor usaron fosfuro de indio recubierto por nanopartículas del mismo compuesto, material que no es tóxico para las levaduras. Pegaron estos sistemas fotovoltaicos a la membrana celular con un pegamento de basado polifenol, adhesivo que además hacía de barrera entre la célula y el semiconductor, por lo que se reducía más la toxicidad. El resultado se puede ver a la derecha de la imagen de cabecera (a la izquierda está representado el modelo).
Al ser iluminadas las levaduras, el semiconductor captaba la energía de la luz para producir electrones libres y que estos podían ser usados como energía por la célula de la levadura al ser transportados desde la membrana celular al citoplasma. Estos electrones elevaban los niveles de moléculas NADPH que ahora podían aumentar la producción de ácido eschicímico hasta multiplicarlo por 11. Esta cifra indicaría que la transferencia de energía de la luz al sistema de producción es eficiente.
Los investigadores implicados sostiene que esta nueva aproximación se puede implementar en otros procesos de producción de fármacos u otros productos para que su síntesis sea más efectiva.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com
Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: Wyss Institute at Harvard University.
16 Comentarios
RSS feed for comments on this post.
Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.
domingo 18 noviembre, 2018 @ 10:09 pm
Me temo que más efectiva en este contexto tiene que ser más rentable. Porque si es más eficiente, pero menos rentable, pues o sea ya tal.
lunes 19 noviembre, 2018 @ 9:14 am
Evidente, querido «guason»: si a la industria farmacéutica no le resulta rentable, se terminó la nueva vía.
lunes 19 noviembre, 2018 @ 1:28 pm
Entonces, es fundamental dejar de usar esos criterios para gestionarnos a nosotros y al planeta.
lunes 19 noviembre, 2018 @ 6:33 pm
El concepto ‘eficiencia’, que en este contexto,veo equivalente a ‘síntesis más efectiva’ incluye tanto la eficiencia científica (mayor productividad,en este contexto) como la monetaria (eficiencia monetaria, menor coste).Una es consecuencia de la otra.
martes 20 noviembre, 2018 @ 9:21 am
Como decía, evidente, querido Lluís.
martes 20 noviembre, 2018 @ 10:14 am
Creo que no, Lluis, porque la eficiencia económica es un concepto sólo parcialmente dependiente de la productiva. Es claro que el sistema busca el incremento de la productividad para obtener un mayor retorno de capital, pero fíjate que si ese retorno no se produce cualesquiera que fuesen las causas, el incremento en la productividad es contraproducente. Normalmente se ve claro en la obsolescencia, pero particularmente en la industria farmacéutica, que viene con un sesgo cada vez más peliagudo, por esa misma caída de los retornos, a cronificar más que a curar, es donde vemos lo peligroso que este sistema es.
martes 20 noviembre, 2018 @ 5:34 pm
Sí, puede ser que sea como dices, Dr. Pero para que haya incrementos de productividad deben darse unas previsiones de que el producto tenga una demanda que sea rentable. Aun así podría haber fallos en las previsiones, creo que la industria farmacéuica esas previsiones no pueden tener demasiados riesgos de fallo.Más o menos saben de antemano qué enfermedades van a ir en aumento. En cuanto a curar, curar, me temo que hay muchas enfermedades que no se pueden curar (los resfriados, por ejemplo) pero sí paliar su sintomatología. En enfermedades muy graves, la cronificación ya es vitoria.
miércoles 21 noviembre, 2018 @ 3:37 am
Con el desarrollo de la Genética vamos a salir bastante de ese pozo postmedieval en el que estamos, querido amigo Lluís. Curaciones de verdad: células madre para recuperar tejidos y órganos, pero de verdad; tratamientos preconcepcionales para eliminar taras genéticas… La «restitutio ad integrum» que siempre perseguimos.
Y sobre los trapicheos de las farmaceúticas, desde que Neo publicó aquel estudio sobre terapia con psilocibina para la depresión, estoy pendiente de lo que vaya a pasar al respecto porque hay muchas alubias psiquiátricas en juego. Como ya la pifió en su pronóstico de qué Pedro Sánchez convocaría elecciones a mediados de otoño, he tirado a la basura mi bola de cristal y estoy empezando con los oráculos. Con respecto a la psilocibina, este ha sido el veredicto:
«Comerciarán legalizarán no cambiarán»
…Que por ser poco diáfano, que interpreto como que la psilocibina se estará usando en menos de una década, pero intentarán mantener el cultivo de setas en cierta ilegalidad o alegalidad. La situación actual en España es similar a la marihuana, pero cultivar las setas es mucho más fácil y rápido que cultivar una planta de marihuana desde semilla.
miércoles 21 noviembre, 2018 @ 3:44 am
*Rectifico: es fácil cultivando «panes de setas» preparados como los que venden en los «mushrooms shops» de Internet. En cosa de una semana, salen setas por todas partes. En cambio, cultivar hongos partiendo de esporas es una labor que se prologa durante meses, y el índice de fracasos es un poco mayor.
miércoles 21 noviembre, 2018 @ 3:47 am
¡No!, mucho mayor. Pierre Nodoyuna.
miércoles 21 noviembre, 2018 @ 9:23 am
Tengo la creencia (calzador) de que a medio plazo habrá solución para ciertas enfermedades y las terapias genéticas no servirán para ello, más que tangencialmente (en cuanto a determinar el metabolismo subyacente, es decir, no habrá solución por «intervención» en el genoma). Es mi calzador, por supuesto, basado en lo de siempre, analogía histórica, que si bien no puede predecir cosas como los antibióticos, es útil para detectar eso, calzadores.
Al resfriado no lo consideraría una enfermedad, aunque médicamente pues es evidente que lo es. Incluso etimológicamente (estás «infirme»). Es curioso lo resbaladizo que puede ser este tema, como todos. De todos modos la cosa nostra farmacéutica no obtiene el grueso de sus beneficios con el resfriado, aunque seguro que es tajada importante. Supongo que a fin de cuentas, y lo digo en serio, es una buena señal que la industria farmacéutica se haya vuelto la más rentable de nuestro sistema, desplazando por primera en la historia desde que tenemos registros al tráfico de armas. Yo lo considero un punto de inflexión importante, incluso nuestro sistema ya genera más acumulación salvando vidas que destruyéndolas (todos los matices que se quieran poner, que la frase también es resbaladiza a más no poder).
jueves 22 noviembre, 2018 @ 10:01 am
No sé si digo bien, pero arrimándome a lo comentado por Miguel Ángel, creo que «drogarse» con hongos para conseguir algún placer debe ser tan antiguo como el género Homo mismo -creo que lo hacen algunos parientes nuestros-, y el hacerlo para alcanzar algún estado de tránsito o trascendente, o como queramos llamarlo, de tipo religioso o chamánico o, también como nos plazca denominarlo, no debió tardar demasiado en Homos posteriores; mínimo nearden o denisova como tarde.
Bueno será lograr algún psicotrópico efectivo y bien manejable por los psiquiatras que, a mi entender, no son capaces de salirse de medicaciones con muchos efectos secundarios casi incontrolables salvo en casos muy conocidos y experimentados.
Y perdón por inmiscuirme de forma tan poco solvente.
sábado 24 noviembre, 2018 @ 2:21 am
Existe una hipótesis, aunque considerada marginal, que afirma que las setas alucinógenas desempeñaron un papel eminente en la evolución de nuestros ancestros en África.
sábado 24 noviembre, 2018 @ 9:32 am
Pudiera ser, querido amigo. En toda evolución el ambiente es el marco, y si influimos en nosotros mismos, conscientemente o no, lo estamos manejando, así que no resulta descabellado lo que sospechas.
Un fuerte abrazo.
lunes 26 noviembre, 2018 @ 3:43 am
Lo amplío entonces, mi querido amigo:
Según Terence Mckenna’s la clave está en la dieta y en la alimentación. La presencia de sustancias psicodélicas en la dieta de los primeros homínidos creó un importante número de cambios en nuestra evolución como especie. Cuando una persona toma pequeñas dosis de psicodélicos la agudeza visual aumenta, se puede ver sensiblemente mejor, lo cual implica que aquellos animales que se tropezaran con estas sustancias en su cadena alimenticia hubieran podido aumentar su éxito en la caza debido a la mejora visual. A su vez esto hubiera podido implicar un aumento de comida lo que a su vez implica un aumento en la reproducción, lo que nos mete de lleno en el juego de la evolución. También un mayor consumo de estas sustancias promueven un mayor deseo sexual lo que favorece de nuevo la reproducción.
Terence defiende que en la dosis adecuada todo el sistema nervioso se activa y todo puede llegar a implicar prestar más atención, más actividad e incluso activar la capacidad del cerebro para llegar a formar el lenguaje en forma de canto y de visiones. En resumen, que estamos ante un estimulante de la vista, del interés sexual y de la imaginación lo que llevaría a la formación del primer lenguaje. Los psicodélicos podrían haber actuado como enzimas evolucionarias, como disparadores de la evolución en una especie de homínidos que ya cumplían algún requisito superior a otras especies de monos en África.
Abrazos alucinantes.
lunes 26 noviembre, 2018 @ 8:34 am
Gracias por explicación, mi buen amigo, pero solo puedo compartirla -salvo aceptar a Lamark, a quien sabes que admiro-: Pienso que lo único heredable en el caso que expones es la afición a tomar psicodélicos.