En la novela ‘La guerra de los mundos’, de H. G. Wells, la Tierra es invadida por extraterrestres procedentes de Marte que los humanos son incapaces de detener. Dado que los agresores carecían de sistema inmunitario son finalmente las bacterias y otros microorganismos los que logran abatirlos. Las bacterias son capitales para los seres vivos. Para bien y para mal. Provocan enfermedades, pero también producen antibióticos y son fundamentales en procesos como la digestión. Ahora los científicos están convencidos de que pueden ser también claves para la lucha contra el cambio climático y también para facilitar la fabricación de medicamentos.
Tres investigaciones recientemente publicadas en la revista ‘Nature Chemical Biology’ han venido a exponer posibles nuevas utilidades de las bacterias. Por un lado, investigadores de las universidades canadienses Simon Fraser y de Saskatchewan han indagado sobre cómo las bacterias detectan y responden a la presencia de CO2.
El dióxido de carbono es un compuesto necesario para la vida en la Tierra. Los árboles lo necesitan para la fotosíntesis, los cultivos producen mayores rendimientos si está presente y algunas bacterias pueden transformarlo en alimento.
Pero un exceso de CO2 puede tener efectos devastadores en los ecosistemas y contribuye en gran medida al cambio climático. De ahí que los científicos lleven décadas intentando saber cómo lograr un equilibrio. El estudio de los expertos canadienses podría ayudar a conocer nuevas estrategias para el ‘secuestro’ de carbono.
Según estos investigadores, la cianobacterias –organismos fotosintéticos que se encuentran en el agua– utilizan el carbono para crear nutrientes esenciales que sostienen su ciclo de vida. Lo capturan de la atmósfera, lo fijan y lo agregan a moléculas orgánicas simples (proteínas).
Los autores del estudio sostienen que se puede aprovechar el sistema de fijación de estos organismos, junto con procesos industriales, para ayudar a reducir las emisiones de CO2. Porque son capaces de absorberlas antes de ser liberadas a la atmósfera.
Microbios que capturan metano
Los resultados de este estudio coinciden con los obtenidos en 2014 por otro equipo de analistas de la Universidad británica de East Anglia, publicados también en ‘Nature’. En esta investigación se comprobó cómo una única cepa bacteriana, Methylocella silvestris, que se encuentra en el suelo y otros entornos en todo el mundo, puede crecer tanto en el metano (CH4) como el propano (C3H8) del gas natural.
Este hallazgo significa que estas bacterias podrían limpiar los componentes del gas natural de manera muy eficiente y reducir la contaminación. Y serviría tanto para el gas natural que se filtra del medio ambiente como para el que surge de la actividad humana, así como para la fracturación hidráulica o los derrames de petróleo.
El efecto del metano en el calentamiento global es más de veinte veces superior al del dióxido de carbono si se considera su efecto a 100 años, según los científicos. De ahí la importancia de esta investigación para lograr ‘secuestrar’ el metano antes de que se libere a la atmósfera y para eliminarlo biológicamente cuando ya está en el medio ambiente.
El metano, segundo gas de efecto invernadero más peligroso, tras el CO2, es un hidrocarburo y el componente principal del gas natural. Cerca del 40% del metano se origina en fuentes naturales, como los humedales, aunque la mayor parte proviene de actividades humanas relacionadas con la naturaleza, como la ganadería intensiva, ciertas prácticas agrícolas y la extracción de combustibles fósiles. También se genera en los vertederos y en la quema de residuos.
Una tercera investigación, en este caso de la Universidad de Austin, en Estados Unidos, ha concluido que los medicamentos para tratar la presión arterial alta, el dolor o la pérdida de memoria podrían en breve provenir de bacterias modificadas, cultivadas en un recipiente, como el yogur.
Alternativa económica y sostenible
‘Secuestrando’ bacterias se obtendrían medicamentos más asequibles y sostenibles que los actuales, pues muchos de ellos dependen ahora de cultivos vegetales o petróleo, destacan los autores del estudio. Gracias a una nueva herramienta bacteriana desarrollada ellos, el proceso de mejora de la fabricación de fármacos en células bacterianas puede llegar antes de lo esperado.
El equipo de la Universidad de Austin ha presentado un sistema de biosensores, derivado de la bacteria Escherichia coli, que se puede adaptar para detectar todo tipo de compuestos terapéuticos con precisión y en solo unas horas.
"Estamos averiguando cómo dar 'sentidos' a las bacterias, similares a los receptores olfativos o del gusto, y usarlos para detectar los diversos compuestos que podrían producir", apunta Andrew Ellington, coautor del estudio.
Conseguirlo supondría un avance enorme. Porque en la actualidad, muchos medicamentos se elaboran con ingredientes extraídos de planta, mediante procesos complejos, que consumen muchos recursos (gran cantidad de agua, por ejemplo). Obtener componentes sintéticos similares también es problemático, porque el proceso depende del petróleo.
Utilizar bacterias sería una alternativa "económica, eficiente y sostenible", subrayan los científicos. El código genético de las bacterias se puede manipular fácilmente para convertirlas en ‘fábricas’ para la producción de medicamentos.
Mediante un proceso llamado biosíntesis, los sistemas biológicos de las bacterias se aprovechan para producir moléculas específicas como parte del proceso celular natural. Y las bacterias pueden replicarse a gran velocidad. Todo lo que necesitan es azúcar.
Los biosensores desarrollados por los investigadores de la universidad tejana determinan de forma rápida y precisa la cantidad de una molécula determinada que está produciendo una cepa de bacterias.
Han desarrollado ya biosensores para varios tipos de medicamentos comunes, como supresores de la tos y vasodilatadores, utilizados para tratar los espasmos musculares. La industria podría adoptar biosensores para optimizar rápidamente la fabricación de productos químicos.
Estudio de las universidades Simon Fraser y de Saskatchewan: https://www.nature.com/articles/s41589-022-01043-1
Estudio de la Universidad de Austin: https://www.nature.com/articles/s41589-022-01072-w
Estudio de la Universidad de East Anglia: https://www.nature.com/articles/nature13192
