Científicos descubrieron cómo esos insectos logran digerir la madera
Hallaron 250 microorganismos que hacen posible el proceso
Debbie Ponchner dponchner@nacion.com
Los estómagos de unas diminutas termitas que abundan en nuestro bosque lluvioso han revelado una mina de oro de microorganismos que, en un futuro, podrían brindar las enzimas necesarias para convertir la madera en un valioso biocombustible.
Con machete en mano, un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Biodiversidad (INBio), el Instituto Tecnológico de California (Caltech), el Instituto de Genómica del Departamento de Energía de EE.UU. y la empresa Verenium, se metieron en la finca del INBio en Guápiles, Limón, en busca de termitas.
Su meta era muy clara: descubrir cómo esos diminutos insectos, del tamaño de medio grano de arroz, son capaces de digerir, en menos de 24 horas, la madera, un producto riquísimo en energía, pero muy difícil de degradar a moléculas más pequeñas para ser utilizado como alimento –o como biocombustible–, explicó Giselle Tamayo, del INBio, una de las autoras del estudio.
Se trata de una tarea que pocos organismos pueden realizar y que los humanos desean conocer para poder aplicarlo a la generación de biocombustibles más eficientes que los que tenemos en el presente.
El INBio lleva casi una década buscando enzimas en organismos ticos capaces de colaborar en esa tarea, detalló Tamayo.
Del bosque al laboratorio. En un árbol de esa finca en Guápiles, los científicos encontraron el termitero que buscaban. Capturaron los insectos necesarios para extraerles el contenido de tan solo uno de los estómagos (el compartimiento P3) y descubrir la comunidad de microorganismos que allí habitan en una alianza simbiótica con la termita: el insecto tiene la fuerza para masticar la madera, y los microorganismos, las enzimas necesarias para descomponerla.
“El primer día que fuimos al campo, y con la ayuda de un experto del INBio, hallamos el termitero”, recordó Jared Leadbetter, especialista en termitas de Caltech y uno de los autores principales del estudio.
En los laboratorios del INBio, en Heredia, los investigadores tomaron 165 termitas de ese nido y les sustrajeron, con pinzas, el microlitro de material biológico que habita en esa parte del estómago.
Luego de pasar por la preparación inicial, el material viajó a Estados Unidos a los laboratorios de la empresa Verenium (antes conocida como Diversa) donde se acomodó en librerías de ADN; después, ese material genético se secuenció en el Instituto de Genómica del Departamento de Energía de EE.UU.
Los resultados de este pionero estudio metagenómico del contenido del estómago de la termita del género Nasutitermes se publican en la última edición de la prestigiosa revista científica Nature .
Complejo sistema. En el microlitro de material que vive en el compartimiento P3 de las termitas, los investigadores descubrieron al menos 80.000 genes pertenecientes a 250 especies de microorganismos distintos. “Resultó ser una mina de oro”, dijo Leadbetter.
Entre esos genes, se hallaron 1.000 que juegan un papel básico en la degradación de dos de los principales componentes de la madera: celulosa y xylan.
Las enzimas que fabrican esos genes permiten que la compleja y larga cadena de azúcares que compone la celulosa o el xylan, se vaya rompiendo en pedazos, hasta obtener las moléculas que requiere la termita y todos los microorganismos que habitan en ella para vivir.
En el campo de la biotecnología, esas enzimas podrían ser incorporadas en procesos de fermentación, lo cual permitiría obtener etanol de desechos de madera y otros residuos agroindustriales. Al menos esa es la apuesta de compañías como Verenium.
No obstante, todavía queda mucho camino por recorrer. “Estamos tratando de comprender qué procesos emplea la Naturaleza para degradar los componentes de los complejos polisacáridos de la madera”, dijo Leadbetter. “Uno de los grandes retos que queda es comprender por qué son tantos genes y tan diversos y cuál es la actividad bioquímica de las proteínas que codifican estos genes”, agregó.
“Esta investigación es tan solo la apertura en lo que yo creo que va a ser una historia más larga y fascinante”, concluyó Leadbetter.
Por su parte, Tamayo recalcó que “esto nos señala que el estudio de bacterias, hongos o metaorganismos en general puede arrojar muchas respuestas a futuro y conocimiento que se pueda aplicar en Costa Rica”.
En la investigación participaron 39 científicos, liderados por Dan Robertson, Phil Hugenboltz, Giselle Tamayo y Eric Marthur. La información genética recopilada en las entrañas de las termitas es pública y se puede acceder a ella en la página en Internet http://img.jgi.doe.gov/
Las termitas
Definición. Las termitas son insectos del orden de los Isópteros, que, por su vida social, se ha llamado también, erróneamente, hormiga blanca. Roen madera, de la que se alimentan, por lo que pueden ser peligrosos para ciertas construcciones.
Sociales. Cada colonia de termitas está compuesta por millones de individuos. Solo las trabajadoras tienen la mandíbula especializada que les permite masticar la madera. Los soldados, que poseen tenazas capaces de cortarle la cabeza a una hormiga enemiga, no pueden masticar madera. Tampoco pueden morder la madera las reinas ni los jóvenes.
Coctel. Para alimentar a toda la colonia, las trabajadoras depositan gotas de nutrientes ya procesados que son ingeridos por las demás termitas.
Bioprospección en el INBio
Tesoro en nuestra naturaleza
La búsqueda de enzimas que puedan degradar grandes moléculas de azúcar, como la celulosa, es una tarea que concierne al INBio desde hace más de una década.
Es una labor de la bioprospección, un campo de la ciencia que busca encontrar sustancias químicas, genes o enzimas presentes en plantas, insectos, organismos marinos y microorganismos, que puedan ser utilizados por las industrias farmacéutica, médica, biotecnológica, nutricional y agrícola.
Larvas, hongos y muchos otros organismos son estudiados en busca de procesos que simplifiquen o permitan la obtención de energía de desechos agroindustriales, como lo es la corona de la piña o las hojas que quedan del maíz.
Un trabajo preliminar de larvas que degradan moléculas complejas de azúcares fue el que impulsó a que se diera esta alianza entre INBio, Caltech, el Instituto de Genómica del Departamento de Energía de EE.UU. y Verenium, para realizar este estudio de la termita.
“Gracias a estos resultados, ahora estamos escribiendo propuestas en otras líneas, en nichos distintos, en otros organismos que digieren madera, como hongos”, señaló Giselle Tamayo,
Hallaron 250 microorganismos que hacen posible el proceso
Debbie Ponchner dponchner@nacion.com
Los estómagos de unas diminutas termitas que abundan en nuestro bosque lluvioso han revelado una mina de oro de microorganismos que, en un futuro, podrían brindar las enzimas necesarias para convertir la madera en un valioso biocombustible.
Con machete en mano, un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Biodiversidad (INBio), el Instituto Tecnológico de California (Caltech), el Instituto de Genómica del Departamento de Energía de EE.UU. y la empresa Verenium, se metieron en la finca del INBio en Guápiles, Limón, en busca de termitas.
Su meta era muy clara: descubrir cómo esos diminutos insectos, del tamaño de medio grano de arroz, son capaces de digerir, en menos de 24 horas, la madera, un producto riquísimo en energía, pero muy difícil de degradar a moléculas más pequeñas para ser utilizado como alimento –o como biocombustible–, explicó Giselle Tamayo, del INBio, una de las autoras del estudio.
Se trata de una tarea que pocos organismos pueden realizar y que los humanos desean conocer para poder aplicarlo a la generación de biocombustibles más eficientes que los que tenemos en el presente.
El INBio lleva casi una década buscando enzimas en organismos ticos capaces de colaborar en esa tarea, detalló Tamayo.
Del bosque al laboratorio. En un árbol de esa finca en Guápiles, los científicos encontraron el termitero que buscaban. Capturaron los insectos necesarios para extraerles el contenido de tan solo uno de los estómagos (el compartimiento P3) y descubrir la comunidad de microorganismos que allí habitan en una alianza simbiótica con la termita: el insecto tiene la fuerza para masticar la madera, y los microorganismos, las enzimas necesarias para descomponerla.
“El primer día que fuimos al campo, y con la ayuda de un experto del INBio, hallamos el termitero”, recordó Jared Leadbetter, especialista en termitas de Caltech y uno de los autores principales del estudio.
En los laboratorios del INBio, en Heredia, los investigadores tomaron 165 termitas de ese nido y les sustrajeron, con pinzas, el microlitro de material biológico que habita en esa parte del estómago.
Luego de pasar por la preparación inicial, el material viajó a Estados Unidos a los laboratorios de la empresa Verenium (antes conocida como Diversa) donde se acomodó en librerías de ADN; después, ese material genético se secuenció en el Instituto de Genómica del Departamento de Energía de EE.UU.
Los resultados de este pionero estudio metagenómico del contenido del estómago de la termita del género Nasutitermes se publican en la última edición de la prestigiosa revista científica Nature .
Complejo sistema. En el microlitro de material que vive en el compartimiento P3 de las termitas, los investigadores descubrieron al menos 80.000 genes pertenecientes a 250 especies de microorganismos distintos. “Resultó ser una mina de oro”, dijo Leadbetter.
Entre esos genes, se hallaron 1.000 que juegan un papel básico en la degradación de dos de los principales componentes de la madera: celulosa y xylan.
Las enzimas que fabrican esos genes permiten que la compleja y larga cadena de azúcares que compone la celulosa o el xylan, se vaya rompiendo en pedazos, hasta obtener las moléculas que requiere la termita y todos los microorganismos que habitan en ella para vivir.
En el campo de la biotecnología, esas enzimas podrían ser incorporadas en procesos de fermentación, lo cual permitiría obtener etanol de desechos de madera y otros residuos agroindustriales. Al menos esa es la apuesta de compañías como Verenium.
No obstante, todavía queda mucho camino por recorrer. “Estamos tratando de comprender qué procesos emplea la Naturaleza para degradar los componentes de los complejos polisacáridos de la madera”, dijo Leadbetter. “Uno de los grandes retos que queda es comprender por qué son tantos genes y tan diversos y cuál es la actividad bioquímica de las proteínas que codifican estos genes”, agregó.
“Esta investigación es tan solo la apertura en lo que yo creo que va a ser una historia más larga y fascinante”, concluyó Leadbetter.
Por su parte, Tamayo recalcó que “esto nos señala que el estudio de bacterias, hongos o metaorganismos en general puede arrojar muchas respuestas a futuro y conocimiento que se pueda aplicar en Costa Rica”.
En la investigación participaron 39 científicos, liderados por Dan Robertson, Phil Hugenboltz, Giselle Tamayo y Eric Marthur. La información genética recopilada en las entrañas de las termitas es pública y se puede acceder a ella en la página en Internet http://img.jgi.doe.gov/
Las termitas
Definición. Las termitas son insectos del orden de los Isópteros, que, por su vida social, se ha llamado también, erróneamente, hormiga blanca. Roen madera, de la que se alimentan, por lo que pueden ser peligrosos para ciertas construcciones.
Sociales. Cada colonia de termitas está compuesta por millones de individuos. Solo las trabajadoras tienen la mandíbula especializada que les permite masticar la madera. Los soldados, que poseen tenazas capaces de cortarle la cabeza a una hormiga enemiga, no pueden masticar madera. Tampoco pueden morder la madera las reinas ni los jóvenes.
Coctel. Para alimentar a toda la colonia, las trabajadoras depositan gotas de nutrientes ya procesados que son ingeridos por las demás termitas.
Bioprospección en el INBio
Tesoro en nuestra naturaleza
La búsqueda de enzimas que puedan degradar grandes moléculas de azúcar, como la celulosa, es una tarea que concierne al INBio desde hace más de una década.
Es una labor de la bioprospección, un campo de la ciencia que busca encontrar sustancias químicas, genes o enzimas presentes en plantas, insectos, organismos marinos y microorganismos, que puedan ser utilizados por las industrias farmacéutica, médica, biotecnológica, nutricional y agrícola.
Larvas, hongos y muchos otros organismos son estudiados en busca de procesos que simplifiquen o permitan la obtención de energía de desechos agroindustriales, como lo es la corona de la piña o las hojas que quedan del maíz.
Un trabajo preliminar de larvas que degradan moléculas complejas de azúcares fue el que impulsó a que se diera esta alianza entre INBio, Caltech, el Instituto de Genómica del Departamento de Energía de EE.UU. y Verenium, para realizar este estudio de la termita.
“Gracias a estos resultados, ahora estamos escribiendo propuestas en otras líneas, en nichos distintos, en otros organismos que digieren madera, como hongos”, señaló Giselle Tamayo,
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