Desarrollan vía artificial que convierte desechos de CO₂ en compuestos valiosos como malato, fuera de organismos vivos
Buenos Aires-(Nomyc)-Un nuevo sistema transforma con éxito moléculas simples de Carbono en Acetil-CoA, una pieza clave de la bioquímica que sirve de base para fabricar múltiples materiales, luego de analizar 66 enzimas y más de 3.000 variantes enzimáticas, lo que podría dar lugar al desarrollo de combustibles y materiales sostenibles, con una huella de carbono potencialmente neutra.
Este avance, rompe con las reglas clásicas de la biología, ya que investigadores de Stanford University y Northwestern University crearon un metabolismo artificial capaz de transformar Dióxido de Carbono residual en bloques químicos útiles, lo que no es mejorar lo que hace la naturaleza, sino de “inventar rutas metabólicas nuevas”, inexistentes hasta ahora.
El sistema desarrollado, convierte Formiato, es decir una molécula líquida sencilla que puede obtenerse a partir de CO₂ atmosférico usando electricidad, en acetil-CoA, un metabolito universal presente en todas las células vivas y como demostración práctica, el equipo utilizó después ese Acetil-CoA para producir Malato, un compuesto empleado en alimentos, cosmética y plásticos biodegradables.
A diferencia de las rutas metabólicas naturales, este sistema es completamente sintético y funciona fuera de cualquier organismo vivo y el conjunto de reacciones, denominado Reductive Formate Pathway (ReForm), se construyó a partir de enzimas diseñadas para realizar transformaciones químicas que la evolución nunca desarrolló, lo que supone un salto relevante para la biología sintética aplicada al reciclaje de carbono, con implicaciones que van más allá del laboratorio.
Más allá de la naturaleza: en la búsqueda de soluciones frente al calentamiento global, muchas estrategias se centran en capturar CO₂, pero el reto real empieza después, ya que no se sabe qué hacer con él y transformarlo en algo útil, estable y con valor económico, es la parte difícil.
El Formiato, ganó protagonismo como punto de partida porque puede producirse de forma bastante eficiente a partir de agua, CO₂ y electricidad renovable, por lo que es un candidato ideal y en la práctica, la biología natural apenas sabe qué hacer con él y solo unos pocos microorganismos lo metabolizan y no con eficiencia industrial, por lo que aquí, es donde el enfoque del equipo marca la diferencia, ya que en lugar de forzar a las células a hacer algo para lo que no están preparadas, diseñaron una ruta metabólica desde cero.
Como explicó Michael Jewett, autor principal del estudio, “el objetivo no era imitar procesos biológicos conocidos, sino abrir caminos completamente nuevos hacia una economía del carbono más eficiente y menos dependiente de recursos fósiles”.
Probar miles de enzimas cada semana: para construir ReForm, el equipo necesitaba enzimas capaces de catalizar reacciones inéditas y la solución fue recurrir a la biología sintética libre de células, peor en lugar de trabajar con organismos vivos, extrajeron la maquinaria molecular esencial y la colocaron en un entorno controlado, dentro de un tubo de ensayo.
Este enfoque, permite una velocidad de experimentación muy superior, ya que mientras que en sistemas celulares probar unas pocas enzimas puede llevar meses, aquí fue posible evaluar miles de variantes cada semana y en total, se analizaron 66 enzimas distintas y más de 3.000 versiones modificadas hasta dar con las combinaciones más eficaces.
Además, trabajar fuera de células vivas, elimina muchas limitaciones como toxicidad, interferencias metabólicas, control imperfecto de las condiciones y todo se ajusta al milímetro como concentraciones, cofactores, temperatura. Precisión quirúrgica.
Cómo funciona: el sistema final, combina cinco enzimas diseñadas a medida en una secuencia de seis reacciones químicas y cada paso, cumple una función específica y en conjunto, permiten transformar formiato en Acetil-CoA con una eficiencia notable para un sistema completamente artificial.
Una vez validado el núcleo del proceso, los investigadores demostraron su versatilidad convirtiendo Acetil-CoA en Malato y también, comprobaron que la ruta puede aceptar otros compuestos ricos en carbono, como formaldehído o metanol, lo que amplía su potencial de aplicación.
Todo el proceso ocurre fuera de células: esto no es un detalle menor, sino que significa que puede escalarse, modificarse y optimizarse sin las restricciones biológicas habituales, por lo que es una especie de “fábrica bioquímica modular, diseñada pieza a pieza”.
Potencial: a medio plazo, tecnologías como ReForm podrían alimentar la producción de plásticos biodegradables, combustibles sintéticos o ingredientes químicos hoy derivados del petróleo y aunque no sustituirán de golpe a la industria química tradicional, sí pueden reducir su huella de manera progresiva y también, encajan bien en modelos descentralizados: pequeñas plantas acopladas a fuentes de CO₂ residual y energía renovable local.
A largo plazo, este enfoque refuerza una idea clave en sostenibilidad: el CO₂ no es solo un problema que enterrar, sino “un recurso mal gestionado” y aprender a reutilizarlo de forma eficiente, segura y viable desde lo económico, puede marcar la diferencia entre una transición energética incompleta y una realmente transformadora.
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