Las bacterias artificiales almacenan energía renovable
Un bioingeniero de Universidad de Cornell, Buz Barstow, PhD ’09, se esfuerza por resolver el problema de desarrollar un sistema ecológico, económico y a gran escala para almacenar y recuperar energía de fuentes de energía renovables como la energía solar y las turbinas eólicas.
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En la actualidad, no existen métodos sostenibles disponibles para almacenar energía verde. Cabe señalar que las baterías son tóxicas para el medio ambiente.
Una bacteria llamada Shewanella oneidensis presenta una solución a este problema. El microbio es capaz de tomar electrones en su metabolismo y utilizar la energía para generar los precursores necesarios para «fijar» el carbono. Esto suele ocurrir cuando las plantas u organismos absorben carbono del CO.2 y agregarlo a una molécula orgánica, generalmente azúcar.
Barstow ha trabajado en el desarrollo de una nueva bacteria que da un paso adelante utilizando moléculas precursoras para producir moléculas orgánicas, como los biocombustibles.
El estudio titulado «Identificación de una vía para la absorción de electrones en Shewanella oneidensis» se publicó en la revista Biología de las comunicaciones, 11 de agostomi, 2021. El estudio describió, por primera vez, un mecanismo en Shewanella que permite a los microbios tomar energía de su sistema para usarla en su metabolismo.
Hay solo una pequeña cantidad de microbios que realmente pueden almacenar electricidad renovable..
Buz Barstow, autor principal del estudio y profesor asistente de ingeniería biológica y ambiental, Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida.
Incluso menos microbios pueden reparar el CO, dice Barstow2.
El Añadió, «Queremos hacer uno. Y para hacer esto, necesitamos conocer los genes involucrados en la introducción de electrones en la célula.. «
El investigador utilizó un método llamado «sudoku knockout». Esta técnica fue desarrollada por Barstow y el equipo para facilitar la inactivación de genes uno por uno, con el fin de identificar sus funciones.
Hemos descubierto que muchos genes que ya conocemos para extraer electrones de la célula también están involucrados en la entrada de electrones..
Buz Barstow, autor principal del estudio y profesor asistente de ingeniería biológica y ambiental, Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida.
La primera autora, Annette Rowe, PhD ’11, profesora asistente de microbiología en la Universidad de Cincinnati, descubrió que la vía facilitada por estos genes mueve electrones en el metabolismo de Shewanella.
Se observa que la ruta de conversión del dióxido de carbono en azúcares y finalmente en biocombustibles es muy eficiente. También podría optimizarse y ser menos costoso de operar.
Los investigadores identificaron genes homólogos en varios géneros de bacterias, lo que los llevó a sospechar que antes de que la vida en la Tierra desarrollara la fotosíntesis, las bacterias podrían haber usado un metabolismo similar que usaba electrones de la oxidación del hierro para extraer carbono. De dióxido de carbono para producir azúcar.
Cuando construimos un microbio que puede comer electrones, lo que estamos haciendo ahora, incorporará estos genes..
Buz Barstow, autor principal del estudio y profesor asistente de ingeniería biológica y ambiental, Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida.
Barstow no puede esperar para comenzar a agregar los genes a Escherichia coli, una bacteria muy analizada y de fácil manejo. Las bacterias modificadas alimentadas por electrones están allanando el camino para el uso de energía renovable para producir biocombustibles, productos químicos, alimentos y secuestro de carbono.
Los coautores del estudio son Farshid Salimijazi, estudiante de doctorado en el laboratorio de Barstow; Leah Trutschel, estudiante de doctorado en el laboratorio de Rowe; y Michael Baym, profesor asistente de informática biomédica en Harvard.
El estudio fue financiado por el Burroughs Welcome Fund, el Departamento de Energía de EE. UU. Y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE. UU.
Referencia de la revista:
Rowe, AR, et al. (2021) Identificación de una vía de absorción de electrones en Shewanella oneidensis. Biología de las comunicaciones. doi.org/10.1038/s42003-021-02454-x.
La fuente: https://www.cornell.edu/
