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Los hallazgos, publicados en la revista Plant and Cell Physiology en mayo, puntualizaron nuevas vías para convertir a las microalgas en pequeñas “fabricas verdes” para producir materias primas para la producción de combustibles alternativos.

“Estamos interesados en las microalgas debido a que crecer rápidamente y de manera eficiente pueden convertir el dióxido de carbono en moléculas de cadena de carbono como el almidón y aceites” dijo el biólogo Changcheng Xu, autor principal del artículo. Con ocho veces la densidad de energía del almidón, el aceite de microalgas en particular puede ser una materia prima ideal para la producción de biodiesel y otros combustibles renovables.

Pero existen algunos problemas para convertir las microalgas en fábricas productoras de petróleo. Por un lado, cuando los pequeños microbios toman el dióxido de carbono para la fotosíntesis, ellos prefieren convertir el carbono en almidón, en vez de aceite. “Normalmente, las microalgas producen poco aceite” dijo Xu.

Antes de la actual investigación, el único camino que conocían los científicos para inclinar la balanza a favor de la producción de aceite era la inanición de las microalgas para ciertos nutrientes claves, como el nitrógeno. La producción de aceite se incrementaba, pero las microalgas dejaban de crecer, lo que no eran condiciones ideales para la producción continúa.

Otro problema era que los científicos no conocían mucho sobre los detalles de la bioquímica del aceite en las microalgas. “Gran parte de lo que conocíamos era inferido de estudios realizados en plantas superiores” dijo el bioquímico John Shanklin, co-autor del estudio. Estudios recientes han destacado las grandes diferencias entre las microalgas y su fotosíntesis relativamente más compleja.

“Nuestro objetivo fue aprender todo sobre los factores que contribuyen a la producción de aceites en las microalgas, incluido aquellas que controlan el cambio del metabolismo entre el almidón y el aceite, para conocer si podíamos cambiar el balance de producción de aceite sin detener el crecimiento de las microalgas” dijo Xu.

Los científicos cultivaron Chlamydomonas reinhardtii bajo una variedad de condiciones de nutrientes, con y sin inhibidores que podrían limitar las vías bioquímicas específicas. Ellos también estudiaron un mutante de Chlamydomonas que carecía de la capacidad de producir almidón. Mediante una comparación de cuanto aceite acumulaban en el tiempo en las dos cepas bajo una variedad de condiciones, ellos fueron capaces de aprender por qué el carbono preferentemente se convertía en almidón en vez de aceite, y como afecta el proceso.

El principal hallazgo fue que la “alimentación” de las microalgas con más carbono (en forma de acetato) rápidamente maximiza la producción de almidón al punto de que cualquier carbono adicional fue canalizado a la producción de más aceite. Y, lo más importante, bajo las condiciones de exceso de carbono y sin privación de nutrientes, los microbios continuaban creciendo mientras que producían aceite.

“Esto derriba el dogma sostenido anteriormente que el crecimiento de las microalgas y el incremento de la producción de aceite son mutuamente excluyente” destacó Xu. Los estudios muestran que la cantidad de carbono fue el factor clave para determinar la cantidad de aceite producido: más carbono da como resultado más aceite. Esto fue una sorpresa debido a que gran parte del enfoque de incrementar la producción de aceite se concentraba en rol de las enzimas envueltas en la producción de ácidos grasos y aceites.

Referencia:

Fan J, Yan C, Andre C, Shanklin J, Schwender J, Xu C. 2012. Oil accumulation is controlled by carbon precursor supply for fatty acid synthesis in Chlamydomonas reinhardtii. Plant Cell Physiol.