Bioetanol: descubren bacteria que degrada biomasa

La cepa xilanolítica A59T, identificada como Paenibacillus xylanivorans, fue aislada por el INTA en suelos de bosque nativo de la Patagonia, en el sur de la Argentina. Gracias a la secuenciación del ADN, se determinó que tiene capacidad para descomponer xilano y celulosa, dos componentes de la pared celular vegetal usados en la producción de bioetanol.

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El hallazgo de la cepa A59T permite conocer un poco más sobre el universo de las comunidades que viven en el suelo.

El suelo, además de arena, limo y arcilla, está integrado por bacterias, hongos, algas, virus, protozoarios y actinomicetos, que funcionan colectivamente.

Son tantos y tan pequeños, que encontrarlos, identificarlos y caracterizarlos no es tarea sencilla. De hecho, a pesar de los esfuerzos de cientos de investigadores de todo el mundo, solo se conoce el 1 % de los microorganismos que habitan bajo los pies.

Los microorganismos del suelo tienen múltiples funciones, algunos son promotores del crecimiento de las plantas, otros actúan como biofertilizantes, están los que pueden transformar residuos y, también, los patogénicos, que afectan la salud de las plantas.

A pesar de los esfuerzos de cientos de investigadores de todo el mundo, solo se conoce el 1 % de los microorganismos que habitan bajo los pies.

Identificada como Paenibacillus xylanivorans, la nueva especie de bacteria descubierta por investigadores argentinos tiene la capacidad para descomponer xilano y celulosa, dos componentes de la pared celular vegetal que podrían usarse en la producción de bioetanol.

El hallazgo fue publicado por la Revista RIA y por especialistas del INTA, quienes hace tiempo vienen trabajando con el proyecto.

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Eleonora Campos.

Un estudio molecular

En ese sentido, la bióloga Eleonora Campos, quien trabaja en el Instituto de Biotecnología del Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CNIA) del INTA, en Hurlingham, se dedica a estudiar la biología molecular de bacterias celulolíticas para la generación de biocombustibles.

Nos dedicamos a estudiar las bases moleculares de los mecanismos que han desarrollado las bacterias del suelo para degradar las estructuras que poseen las plantas y utilizar los azúcares contenidos en las mismas”, señaló la investigadora que trabaja en la materia desde 2009.

La nueva especie de bacteria descubierta por investigadores argentinos tiene la capacidad para descomponer xilano y celulosa, que podrían usarse en la producción de bioetanol.

Es por esa razón que, como parte de este trabajo, en 2014, junto con Silvina Ghio, investigadora del INTA, lograron aislar una nueva especie de bacteria.

“Al estudiar su genoma y las características bioquímicas, vimos que era parecida a otras, pero tenía particularidades que la distinguían del resto, tanto en la pared celular como en algunas de las proteínas que secretaba”, explicó Campos.

Características identificadas

La cepa A59T es una bacteria Gram positiva, anaeróbica facultativa, formadora de endosporas y tiene forma de bastón. Sus condiciones de crecimiento óptimas son 30 °C con un rango de 28 a 37 °C, un pH 7 con un rango de 5 a 10 y tolera hasta el 7 % de NaCl (cloruro de sodio).

De acuerdo con el análisis de secuencia del gen de ARN 16S, el aislado se coloca filogenéticamente en el mismo grupo que Paenibacillus taichungensis BCRC 17757 T (identidad de secuencia de nucleótidos del 99,7 %) y Paenibacillus pabuli NBRC 13638 T (99,1 %) y está estrechamente relacionado con Paenibacillus tundrae A10bT (98,8 %).

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El hallazgo se produjo a partir de una muestra de suelo recolectada en un bosque nativo de la Patagonia argentina. Foto Revista RIA, INTA.

Sin embargo, los estudios filogenéticos basados en el gen que codifica para la enzima girasa –gyrB– colocaron a A59T en una rama separada de todas las demás cepas.

El hallazgo se produjo a partir de una muestra de suelo recolectada en un bosque nativo de la Patagonia argentina. Campos puso el foco en lo que ocurre en el manto que cubre la superficie, en donde hay hojas o troncos en estado de descomposición.

“Allí están actuando los microorganismos, que descomponen los polisacáridos en elementos más pequeños –azúcares– y los utilizan como fuente de carbono”, ilustró.

Gran noticia para la producción de bioetanol

A la par, en el laboratorio, Campos investiga cómo mejorar y replicar el procedimiento biológico para la degradación de la biomasa vegetal.

Es por ello que, a partir del estudio del genoma y del conjunto de proteínas secretadas –secretoma– de aislamientos bacterianos celulolíticos nativos de la Argentina, lograron reconocer las enzimas activas sobre carbohidratos y, además, desarrollar y caracterizar una biblioteca de enzimas recombinantes.

“Este estudio nos permitió conocer en detalle los procesos de deconstrucción de los polisacáridos”, indicó Campos.

El xilano es un polisacárido estructural de la biomasa, es decir, es uno de los componentes de la pared celular vegetal.

Es el segundo polisacárido más abundante –después de la celulosa– y, también, se degrada más rápido. “Estas características nos impulsan a profundizar los estudios para aprovecharlo en distintas aplicaciones biotecnológicas”, manifestó Campos.

Por último la investigadora ejemplificó: “Estas bacterias, entre otros usos, permiten generar polisacáridos cortos –xilooligosacáridos– que pueden tener una función prebiótica y utilizarse en suplementos dietarios para mejorar la digestibilidad de los alimentos para humanos y animales”.

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