Perspectivas de la Biotecnología en el mundo

1. Perspectivas de la Biotecnología en el mundo Renato Padrón Pamela Rivera Roberto Guzmán

2. ESTADOS UNIDOS • Producción de seda de araña en cabras transgénicas Las perspectivas de un proyecto de esa naturaleza son innumerables: desde su utilización en suturas y prótesis, debido a que al ser orgánicos presentan menor rechazo del hospedero, prendas de deporte y tejidos de protección balística, gracias a su extrema resistencia y ligereza e inclusive, utilizarse como “materiales de construcción” en los procesos de nanotecnología ya que se ha comprobado que posee mayor resistencia que los cables de acero. En Ecuador los proyectos de transgénesis que se han llevado a cabo han sido utilizando organismos inferiores, en complejidad, como bacterias y virus, más nunca organismos más complejos; quizá debido a los altos costos que demandaría una investigación de esa naturaleza. Sin embargo, es indudable que éste es uno de los campos en los que nuestro país debería investigar independientemente del costo asociado, ya que el desarrollo tecnológico solo puede alcanzarse mediante la inversión adecuada.

3. Transformación de aguas residuales de una fábrica de vinos en hidrógeno usando microbios y electrólisis Este es un método que podría generar hidrógeno mediante el uso de agua residual en este caso de una compañía de vinos localizada en Oakville-Estados Unidos. Este método se lo realizaría mediante el uso de bacterias y energía eléctrica. Eventualmente lo que se trata de lograr es lograr obtener hidrógeno para usarlos en algunos vehículos y en sistemas de energía que actualmente están siendo diseñados para utilizar al hidrógeno como una fuente de combustibles. USA

4. Escherichia coli para producción de biocombustible Científicos de la UCLA separaron cepas no patógenas de la bacteria Escherichia coli para ser genéticamente modificadas para la producción de alcoholes combustibles. Los compuestos que producen estas bacterias son alcoholes de cadena más larga que el etanol, el cual, tiene sólo dos átomos de carbono y el alcohol producido por estas bacterias puede alcanzar hasta ocho. El combustible derivado de estas bacterias es 2 a 3 veces más eficiente que el etanol y butanol. Se trabaja en el metabolismo del amino ácido del E. coli; se insertan genes a la bacteria que les hace producir moléculas precursoras de amino ácidos muy largas y se convierten en alcoholes combustibles de larga cadena.USA

5. Etanol a base de algas La empresa Algenol Biofuels desarrolla en el 2008 una tecnología para producir etanol a base de algas. Las cepas de algas verdeazuladas utilizadas, han sido mejoradas genéticamente para que puedan producir etanol bajo la influencia de la luz del sol a través de la fotosíntesis, transformando el CO2 y el agua salada en azúcares, y después estimulando y controlando las enzimas que sintetizan esos azúcares en etanol. Una ventaja de esta empresa es que no tienen que cultivar las algas para extraer el etanol, ya que el etanol producido dentro de las algas se escurrirá desde el interior de cada célula y se evaporará hasta la parte de la cabeza del biorreactor. USA

6. Bacterias Rhodococcus apacus para la producción de biocombustibles Un grupo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts está creando bacterias Rhodococcus apacus, para la producción de lípidos, para producir biodiesel. Esta bacteria puede comer una gran variedad de azúcares y compuestos tóxicos; por ejemplo es capaz de comer una mezcla de dos tipos de azúcares glucosa y xilosa al mismo tiempo, a diferencia de otras que no pueden utilizar dos azúcares a la vez. La  Rhodococcus apacus produce de forma natural un lípido llamado tricilglicerol, que se puede convertir químicamente en biodiesel. El proyecto inició en el 2009 pero se cree que en el 2012 esté completamente desarrollado para ser comercializado. USA

7. FRANCIA • El genoma de un hongo abre nuevos caminos para la siguiente generación de biocombustibles Se ha observado que el hongo T. reesei en comparación con otros hongos posee un sistema de secreción de proteínas excepcionalmente eficiente, a pesar de su baja cantidad de enzimas, es decir cuando detecta celulosa y hemicelulosa parece ser la clave de una respuesta rápida. Lo que convierte al T. reesei en un candidato ideal para la producción de enzimas útiles para la conversión de materia de biomasa como el tronco del maíz, la paja de cereales en etanol combustible y productos químicos industriales que en la actualidad se derivan de recursos no renovables. FRANCIA

8. Escherichia coli secuestrador de metales pesados En un estudio realizado por científicos de la Universidad del Mediterráneo en Francia, se aisló un gen producido por la especie Arabidopsis thaliana, una pequeña planta, que en presencia de metales pesados, genera compuestos enzimáticos que secuestran iones contaminantes en compuestos menos tóxicos. Una vez aislado el gen, se lo insertó en el ADN de la bacteria Escherichia coli, provocando un aumento en la capacidad de estos microorganismos de secuestrar metales pesados tales como cadmio, cobre y arsénico principalmente. En la práctica esto se traduce en procesos de biorremediación más eficientes, rápidos y económicos. Si bien este gen aislado, y la enzima que genera, no aumenta la resistencia del microorganismo al contaminante, sí le otorga una mayor taza de secuestro en la vida media de la bacteria. FRANCIA

9. CANADA • Las arañas tienen la capacidad de producir seda a partir de glándulas especiales ubicadas en su abdomen Lo increíble del hilo de las arañas es la peculiar mezcla de resistencia y elasticidad en una fibra ultraligera. Se han hecho numerosos intentos de producir sintéticamente esta fibra, los cuales no han prosperado por la dificultad de cultivar arañas debido a su agresivo comportamiento territorial. Sin embargo, la empresa de biotecnología canadiense Nexia logró aislar la secuencia de los genes que codifican para la proteína globular de la tela de araña y la insertó en la porción del genoma que sintetiza leche en las glándulas mamarias de cabras. Con esto, se logra que la proteína de la seda se encuentre soluble en la leche dentro de la glándula, y precipite irreversiblemente en el exterior, creando un hilo de extrema resistencia a pesar de ser suave y sedoso. CANADA

10. Biolixiviacion de minerales uzando microorganismos quimiolitotrofos La Wheaton River Minerals Ltda empresa canadiense ha desarrollado la biolixiviaciòn de minerales utilizando microorganismos quimilitótrofos que obtienen su energía a partir de materiales inorgánicos o minerales tales como los sulfuros metálicos. Algunos de este microorganismo utilizan el CO2 del aire como única fuente de carbono. Con el propósito de generar y obtener minerales mas puros y evitar costos elevados en la obtención de los mismos.

12. ESPAÑA • TRANSFORMACIÓN DE RESIDUOS DE LA ELABORACIÓN DEL QUESO EN ADITIVOS PARA USO ALIMENTARIO Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de España han logrado modificar una bacteria Lactobacilluscasei para obtener compuestos químicos a partir del lactosuero, residuo de las queseras. Dichos compuestos pueden ser utilizados en diversos tipos de industrias como la alimentaria, farmacéutica y cosmética. El lactosuero es considerado como un gran contaminante debido a su elevado contenido de materia orgánica, lo cual provoca una alta contaminación al suelo y al agua. Lo que se realizo en el CSIC fue modificar genéticamente la bacteria Lactobacilluscasei para que a partir de la lactosa contenida en el suero, sea capaz de producir diacetilo y acetoína, aditivos que se utilizan en la industria alimentaria. ESPAÑA

13. Fabricación de biopesticidas y bioestimulantes para plantas El proyecto denominado “CowToPlant” desarrollado por Alquimia Soluciones Ambientales, tiene como objetivo principal convertir residuos de la industria cárnica en biopesticidas y bioestimulantes biológicos para plantas, que puedan sustituir a los utilizados en la actualidad que son contaminantes. Este proyecto biotecnológico consistirá en la descomposición mediante un proceso de biohidrólisis, los desechos animales como: pezuñas, cuernos, pelos y pieles, para convertirlos en péptidos y otros compuestos. El proyecto está destinado para el año 2012 habiéndose iniciado en el 2009. El proyecto consistirá en el desarrollo de un prototipo a escala de laboratorio, para demostrar la viabilidad económica y ambiental. Posterior, se realizará un prototipo industrial con el fin de tratar la cantidad suficiente de residuos para obtener productos biopesticidas y bioestimulantes para efectuar ensayos respectivos. ESPAÑA

14. CHILE • Pryecto biochar para mejorar suelos agricolas La Universidad de Tarapacá de Chile inició en abril del presente año un proyecto en el que se utilizará desechos agrícolas y biomasa para elaborar biochar que aumente la fertilidad de suelos salinos y bajos en nutrientes; cuya fecha de finalización está prevista para el año 2013. Para formar el biochar se empleará combustión a baja temperatura y con una reducida proporción de oxígeno, duplicando así la concentración de carbono en el residuo sólido obtenido con respecto al material original. El material obtenido se incorpora al suelo como fertilizante, mejorando su estructura, aumentando la capacidad de retener agua y nutrientes; y eleva ciertas propiedades químicas que optimizan la fertilidad de los suelos pobres en materia orgánica, áridos y muy salinos. CHILE

15. Megabacterias de mar chileno podrían generar energía Se han hallado en las costas del norte de Chile (macrobacterias: Biggiatoa spp. y megabacterias: Thioploca spp.) las cuales se encuentran en terrenos arcillosos con mucha materia orgánica y muy poco oxígeno. Estas bacterias en reemplazo del oxígeno utilizan nitrato contenido en el agua y la energía con la que se alimentan la reciben del ácido sulfúrico que se encuentra en los terrenos arcillosos. El ácido sulfúrico es producido por algunas industrias como la pesquera "Sería interesante hacer un detergente para evitar que la gente se intoxique, por ejemplo, con el gas que despide el pescado putrefacto", señala el biólogo. CHILE

16. Depuración de agua a través de biofiltros Reactores de lecho fijo con masa microbiana inmovilizada sobre la superficie de un soporte sólido, que en la mayoría de los casos está constituido por piedras. Se realiza una transformación biológica de la materia orgánica mediante la acción de microorganismos.

17. CUBA • Biotecnología en petroleras En cuba la empresa Cubapetroleo esta desarrollando programas de mejoramiento del crudo, el gas, biogás o derivados del petróleo mediante la utilización de la biotecnología, específicamente la remoción biológica de azufre por bacterias; la remoción de metales por enzimas y la transformación de asfáltenos en crudos más ligeros por acción biológica. La biorrefinación del petróleo. Las biotecnologías asociadas con la industria de la refinación del petróleo son: la biodesulfuración microbiana, la biodesulfuración con la utilización de enzimas, la desulfuración/desnitrogenación por adsorbentes poliméricos selectivos, la biodesnitrogenación, y la biodesintegración del petróleo. CUBA

18. ALEMANIA • Depuración de agua mediante contactores biológicos rotatorios (CBR) Consisten en una serie de discos circulares, generalmente de tipo plástico, ubicados muy cerca uno de otro. Aproximadamente el 40 % del disco está sumergido en un estanque que contiene el agua a tratar, de tal manera que la película de biomasa que crece sobre la superficie de los discos está alternadamente dentro y fuera del agua mientras el CBR rota. Cuando los microorganismos están sumergidos en el interior del efluente, absorben la materia orgánica y cuando están en la superficie consumen el oxígeno que requieren.

19. Bibliografia.- • www.scribd.com/Biotecnologia-de-Minerales • Sauge-Merle, S., Cuiné, S., Carrier, P., Lecompte-Pradines, C., Luu, D., Peltier, G., 2002, “Enhanced Toxic Metal Accumulation in Engineered Bacterial Cells Expressing Arabidopsis thaliana PhytochelainSynthase” • Iturriaga, G., 2007, El potencial de la biotecnología para el desarrollo de cultivos resistentes a la sequía http://www.whybiotech.com/mexico.asp?id=2703 • SheylaBonellRosabal .Petróleo y biotecnología: análisis del estado del arte y tendencias, 2008. Disponible en: http://bvs.sld.cu/revistas/aci/vol19_1_09/aci03109.htm • Lewis, R., Middaugh, C., Karatzas, C. et al. (2004). Spider Silk Proteins. NSF Nanoscale Science and Engineering Grantees Conference. University of Wyoming.Kaplan, D., Adams, W., Famler, W. et al. (1994). Silk Polymers: Materials Science and Biotechnology. ACS Symposium Series 544, American Chemical Society, DC.Ko, F. & Jovicic, J. (2004). Modeling of Mechanical Properties and Structural Design of Spider Web. Biomacromolecules 5, 780-785.Ko, F., Kawabata, S., Inoue, M. et al. Engineering Properties of Spider Silk. Consultado el 11 de Octubre de 2009. Disponible online en: http://web.mit.edu/course/3/3.064/www/slides/Ko_spider_silk.pdf • Nexia. (2009). BioSteel. NexiaBiotechnologies, 2009. Disponible online en: <http://www.nexiabiotech.com/en/01_tech/01-bst.php> • ASEMBIO, 2008, Asociación Chilena de Empresas de Biotecnología http://www.asembio.cl/noticias-09-06-2008.html • http://www.asembio.cl/noticias-04-08-2008.html • http://www.ingenieroambiental.com/4020/avances/solidos(4). • http://www.quimica.es/noticias/es/?ps=Biotecnolog%EDa+ambiental&didsearch=none&dienst=news