Termitas: bioreactores en miniatura que producen biocombustibles a partir de biomasa

Las enzimas presentes en los microorganismos que se desarrollan en el tracto intestinal de las termitas son birreactores en miniatura capaces de fragmentar la compleja cadena polimérica de la celulosa y del xylan en unidades mucho más pequeños de azucares que constituyen el alimento de la termita. En el campo de la biotecnología, esas enzimas podrían incorporarse en procesos de fermentación, lo cual permitiría obtener biocombustibles de desechos de madera y otros residuos agroindustriales.

[José L. G. Fierro]

Las termitas son  insectos diminutos, del tamaño de medio grano de arroz,  capaces de digerir la madera, un producto rico en energía, pero muy difícil de degradar a moléculas más pequeñas que pueden utilizarse como alimento o como biocombustible. Si bien la madera puede transformarse en productos químicos con ácidos minerales o quemarse con aire para generar calor, las termitas han diseñado una estrategia bioquímica que les permite transformar la estructura polimérica de la celulosa o xylan en azúcares de bajo peso molecular para utilizarlas después como alimento para realizar sus funcionales vitales. Las termitas se han estudiado a lo largo de más de un siglo pero la identidad y la función de los microorganismos que se desarrollan en su tracto digestivo (compartimento P3) en una alianza simbiótica perfecta solo se ha podido aclarar, en parte, en la actualidad.  

En el último número de la revista Nature [Nature 450 (2007) 560)] un equipo de científicos de varios centros de investigación de Estados Unidos y del Instituto Nacional de Biodiversidad de Costa Rica, así como de la empresa biotecnológica Verenium han reportado el análisis de estos microorganismos. Para ello, pudieron aislar y extraer un solo microlitro (milésima parte de un mililitro) de material biológico del compartimento P3 del estómago de las termitas. El estudio revela que existen al menos 80.000 genes pertenecientes a 250 especies de microorganismos distintos. Entre esos genes, hallaron 1.000 que juegan un papel básico en la degradación de dos de los principales componentes de la madera: celulosa y xylan. Las enzimas que fabrican esos genes permiten que la compleja cadena polimérica que forma la celulosa o el xylan, se vaya fragmentando en trozos mucho más pequeños hasta obtener las moléculas pequeñas que pueda utilizar la termita como alimento básico.

Los científicos de la empresa Verenium no solamente fueron capaces de aislar las enzimas presentes en los microorganismos que degradan la celulosa sino que dieron un paso más, y que significa un avance muy importante, reconstruyeron este proceso natural con el objetivo de generar un combinado de enzimas de alto rendimiento para la producción industrial de etanol. En el campo de la biotecnología, esas enzimas podrían incorporarse a procesos de fermentación, lo que permitiría obtener etanol de desechos de madera y otros residuos agroindustriales. No obstante, la adaptación de este hallazgo a un sistema industrial todavía no se perfila. El escalado de este proceso, identificado en la organización simbiótica de las termitas y de las bacterias que se desarrollan en su tracto intestinal, al de una factoría de gasificación de biomasa está muy lejano. La tarea siguiente es descubrir los mecanismos metabólicos  operativos en estos organismos durante la despolimeración del material celulósico. Conforme al avance logrado, se podrá sintetizar una nueva generación de enzimas con actividad más elevada capaces de producir los biocombustibles del futuro que se derivarán de los precursores celulósicos.

Etiquetas:

Si te gustó esta entrada anímate a escribir un comentario o suscribirte al feed y obtener los artículos futuros en tu lector de feeds.

Comentarios

Hola,

Soy uno de los autores del estudio metagenomico recien publicado en Nature del que hablas. Me ha gustado mucho la resenya que has hecho y la encuentro, en general, precisa y bien escrita. Solo tengo un comentario/precision que hacer con respecto al titulo: "Termitas: bioreactores en miniatura que producen biocombustibles a partir de biomasa". Las comunidades microbianas en el estomago de termitas no producen biocombustibles, simplemente son muy eficientes en la degradacion de celulosa en azucares, que luego utilizan para sus propios fines (creacion de acetato, metano… etc). Por lo que veo en el resto de la resenya, es algo que tienes claro, pero me parece que al tratar de conseguir un titulo completo y conciso das lugar a malentendidos. Es un malentendido muy extendido, no obstante, y crea la imagen mental en el publico en general (y en mis amigos, en particular, por poner un ejemplo) de que la idea es exprimir termitas para sacar gasolina!

En fin, es solo un comentario en base a previas experiencias al escribir articulos divulgativos sobre este tema. Sigue, por favor, haciendo el buen trabajo que haces en este blog al hacer divulgacion de temas cientificos relacionados con la energia. Y por cierto, me encanta el formato blog, que permite escribir respuestas a los posts.

Un saludo,

Hector Garcia Martin

Microbial Ecology Program

DOE Joint Genome Institute

Lawrence Berkeley National Lab

Wow, esto de Internet es la caña, el autor respondiendo a reseñas de sus propios artículos :O Bueno, de vuestro equipo :P

He aterrizado aquí mientras buscaba información sobre termitas, ando bastante interesado en el tema ^_^ Héctor tiene mucha razón en su aclaración: no son las termitas las que producen biocombustibles, sino que podemos usar esas enzimas para nuestros procesos industriales.

Tal vez un título más adecuado podría ser: "El estómago de las termitas nos enseña a convertir la madera en etanol"… ¿qué os parece? ;)

Enhorabuena, una vez más, a D. José Luis García Fierro

también a D. Hector García Martín.

Agradecería a D. Hector García Martín que, si fuera tan amable, me enviara su correo electrónico.

Muchas gracias

Francisco Marcos Martín

Laboratorio Rodolfo Carretero de Biocombustibles

Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Montes. Madrid

Hola Francisco,

Aqui esta mi email: hgmartin@lbl.gov.

Un saludo,

Hector

Para D. Hector García Martín:

Muchas gracias.

nos e pero necesito saber si biorectores es lo mismo q bioreactore plis digamen chaus y grcias

¿porque no usan las enzimas pancreaticas de los burros y se dejan de investigar bichos . Es mas facil extraer las enzimas de un burro que las enzimas de las termitas .

Yo ya lo hice y me dió excelentes resultados .

Ante todo reciba un cordial saludo:

Soy un estudiante de Quimica e Ing quimica, de Venezuela, y me parecio muy interesante su articulo, me gustaria (si es posible) entablar comunicacion con ud para compartir informacion acerca de las alternativas ofrecidas en este trabajo… Espero pronto su respuesta

Saludos!

HOLA, COMO BIOTECNOLOGO QUE SOY VEO MAS QUE OPORTUNO ESTE GRAN DESCUBRIMIENTO, AUN A ESE NIVEL YA QUE PODRIA GENERAR UN SIN NUMERO DE INVESTIGACIONES EN ESE CAMPO, ANTE UNA CRISIS COMO LA ACTUAL CREADA POR LOS DUEÑOS DE LOS COMBUSTIBLES FOSILES ESTE SERIA UN TRABAJO A SEGUIR DESASRROLLANDO.

GRACIAS POR EL TEMA

Buenas

Antonio Pascual escribió:

"¿porque no usan las enzimas pancreaticas de los burros y se dejan de investigar bichos . Es mas facil extraer las enzimas de un burro que las enzimas de las termitas .

Yo ya lo hice y me dió excelentes resultados."

Tengo muchas incognitas al respecto.

Si podrias enviar tu correo electrónico para comunicarme contigo estaria muy agradecido.

este es mi correo marcoahernandezs1@yahoo.com

LAS TERMITAS SON INVOLUBLES

Los burros comen 10 veces mas que una vaca. Esto que quiere decir que tienen la capacidad de desdoblar mucha más celulosa que las vacas porque su sistema pancreatico está preparado para disolver la celulosa en azucares. Bueno ahí está la respuesta y ponganse a estudiar por ahí. La segunda etapa es simple , fermentación de los azucares y listo tienes alcoholes.

Esto lo aprendí de los Borregos que solamente les ofrecia piensos alimenticios de rastrojos . Se me timpanisaban y morian , cuando los analizaba veia en ellos altos niveles de azucares, pero tambien altos niveles de alcohol en la sangre. El alcohol que se producia en el rumen , sobrepasaba el nivel de membrana y el animal moria realmente no timpanisado por gases en su rumen , más bien moria por altas concentraciones del alcohol en la sangre.

Como dicen en mi tierra moria BORRACHO Y PANZÓN.

Bueno ahi les dejo algunos TIPS para que estudien mas a los BURROS.

(requerido)

(requerido)


*