es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Campinas (Unicamp), en Brasil, ha desarrollado una tecnología de modificación genética que permite aumentar la producción de bioetanol en casi un 30% en comparación con las cepas no modificadas. La tecnología ya ha sido patentada y, a través de la agencia de innovación de la Unicamp, Inova Unicamp, ha sido licenciada a la empresa estadounidense Terragia Biofuel, que se encargará de avanzar en la fase de pruebas a escala ampliada.
Este resultado proviene de la investigación doctoral de Layse Costa de Souza en el Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (CBMEG) de la Unicamp, y forma parte de un acuerdo de investigación, desarrollo e innovación entre la Unicamp, el Dartmouth College de Estados Unidos y Terragia Biofuel. El trabajo está vinculado al Laboratorio Avanzado de Biocombustibles de Segunda Generación (A2G), ubicado en la Unicamp, y cuenta con financiación de la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo (Fapesp) a través del programa Cátedra de Excelencia de São Paulo (SPEC).
El etanol de segunda generación (2G) se considera un posible intermediario para el combustible de aviación sostenible y productos químicos básicos, pero su costo de producción actualmente es superior al de los combustibles fósiles y al del etanol de primera generación. El proceso tradicional utiliza residuos como el bagazo de caña y la paja como materia prima, y depende de la fermentación con levaduras, lo que requiere un pretratamiento termoquímico a alta temperatura y el uso de enzimas hidrolíticas para descomponer la hemicelulosa y convertir la celulosa en glucosa; estos dos pasos elevan significativamente los costos. Una alternativa es el procesamiento biológico consolidado (CBP), que sustituye las levaduras por bacterias termófilas anaeróbicas, permitiendo que el microorganismo realice la degradación de la lignocelulosa y la fermentación en el mismo proceso, eliminando el paso de pretratamiento.
La ruta del CBP ha sido investigada durante más de treinta años por el equipo del profesor Lee Lynd del Dartmouth College, centrándose principalmente en la bacteria Clostridium thermocellum. Esta bacteria es capaz de degradar eficientemente la celulosa, pero su producción natural de etanol es muy baja. Christopher David Herring, investigador de Terragia Biofuel, señala que las levaduras existentes fermentan una gama limitada de carbohidratos, mientras que estas bacterias, aunque pueden fermentar una mayor variedad de carbohidratos, requieren ingeniería genética para alcanzar una eficiencia equivalente. El equipo sabía muy poco sobre el mecanismo de equilibrio de hidrógeno y electrones en el metabolismo bacteriano, que es precisamente la brecha de conocimiento que limita la producción de etanol.
Para llenar esta brecha, los investigadores brasileños y estadounidenses introdujeron una segunda bacteria, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum. Esta bacteria también es anaeróbica y termófila, y se caracteriza por producir etanol de manera eficiente, pero no puede degradar celulosa. Las dos especies microbianas se complementan: una es experta en degradar biomasa y la otra en producir etanol.
Souza realizó un año de cotutela doctoral en el laboratorio de Lynd, después de haber investigado durante dos años en Brasil. Durante la cotutela, mapeó las rutas metabólicas de la cepa productora eficiente de etanol, identificó las proteínas clave y transfirió los genes correspondientes mediante plásmidos a la bacteria CBP que hasta entonces no fermentaba adecuadamente. En otra parte de sus experimentos realizados en la Unicamp, demostró mediante pruebas bioquímicas que esa proteína es un componente central del mecanismo.
La investigación refutó una antigua hipótesis en la bioquímica microbiana: las hidrogenasas productoras de hidrógeno se consideraban competidoras de la síntesis de etanol porque capturaban electrones que podrían destinarse al producto final. El equipo identificó una hidrogenasa específica, HfsD, cuyo efecto es precisamente el contrario: sin esta enzima, la célula no puede reciclar la ferredoxina ni producir el cofactor NADPH necesario para el paso final de la reacción. La hipótesis propuesta, denominada "equilibrio redox mediante el ciclo del hidrógeno", se presentó formalmente en la defensa de tesis doctoral de Souza en abril de 2026. Dado que HfsD genera un exceso de cofactores, se necesitan proteínas auxiliares para equilibrar el proceso, por lo que el equipo probó dos cepas portadoras de diferentes combinaciones de genes.
Los resultados de las pruebas de laboratorio mostraron que el rendimiento de las cepas modificadas fue casi un 30% superior al de las bacterias no modificadas. Entre ellas, la cepa A2G-0053, tras la inserción de la hidrogenasa clave, aumentó su rendimiento del 59,8% al 88,5% del máximo teórico. Luana Walravens Bergamo, investigadora del CBMEG, señaló que los intentos previos de modificación con proteínas heterólogas solían lograr mejoras de solo el 5% al 10%, por lo que este es un resultado mucho más significativo.
El proyecto se centra actualmente en la producción de etanol a partir de bagazo de caña, aunque también pueden utilizarse como sustratos el agave, la paja de maíz y las hojas de eucalipto. Bergamo mencionó que el desafío común para todas las cepas es determinar el límite de producción de las bacterias y el punto crítico en el que la acumulación de etanol genera inhibición por retroalimentación. Además, es necesario evaluar la competitividad de las cepas modificadas frente a bacterias invasoras en biorreactores industriales. El siguiente paso, las pruebas a escala ampliada, será ejecutado por la empresa estadounidense que licenció la tecnología, para verificar si el rendimiento de laboratorio puede reproducirse en lotes a gran escala.
