Los científicos han dotado a la levadura de una nueva capacidad: obtener energía de la luz. La técnica fue notablemente sencilla, dice el equipo, y no sólo podría ayudarnos a comprender la evolución, sino también a producir mejores cervezas y biocombustibles.
Como le dirá cualquier cervecero o panadero aficionado, la levadura es muy sensible a la luz. La exposición lo matará y dejará el pan o la cerveza sin brillo. Este material crece y funciona mejor en total oscuridad y bajo un cuidadoso control de temperatura, pero en un nuevo estudio, los científicos de Georgia Tech han diseñado levadura no sólo para sobrevivir sino también para prosperar en la luz.
Los investigadores editaron los genes de la levadura para convertirla en un fotótrofo, un organismo que captura la luz y la utiliza para producir energía. Por supuesto, las plantas son los ejemplos más famosos, pero otros incluyen algas y algunos tipos de bacterias. La mayoría de las veces, la capacidad surge a través de una complicada maquinaria molecular, que sería demasiado engorrosa de insertar en un organismo que no tiene el contexto genético adecuado.
Para el nuevo estudio, el equipo le dio a la levadura una herramienta mucho más simple: proteínas llamadas rodopsinas, que convierten la luz en energía por sí solas. No sólo son autónomos, sino que sus genes se transmiten naturalmente fácilmente entre organismos como tarjetas coleccionables, a través de un proceso llamado transferencia horizontal de genes. Este mecanismo es un factor importante en procesos como la resistencia a los antibióticos.
«Las rodopsinas se encuentran en todo el árbol de la vida y aparentemente son adquiridas por organismos que obtienen genes unos de otros a lo largo del tiempo evolutivo», dijo Autumn Peterson, autora principal del estudio.
El equipo sintetizó un gen de rodopsina a partir de un hongo parásito y lo insertó en un orgánulo llamado vacuola en las células de levadura. Incluso sin ninguna optimización, la levadura pudo producir energía a partir de la luz para subvencionar su energía habitual a partir del oxígeno. Cuando se encendió, la levadura editada creció aproximadamente un 2% más rápido que la levadura natural y tuvo un mejor rendimiento que la levadura editada mantenida en la oscuridad.
«Aquí tenemos un solo gen, y simplemente lo estamos arrastrando a través de contextos en un linaje que nunca antes ha sido fotótrofo, y simplemente funciona», dijo Anthony Burnetti, autor correspondiente del estudio. «Esto dice que realmente es así de fácil para este tipo de sistema, al menos a veces, hacer su trabajo en un organismo nuevo».
El equipo dice que la investigación podría ayudar a los científicos a diseñar cepas de levadura más productivas para todo, desde cerveza hasta biocombustibles. Pero su objetivo en particular era utilizarlo para estudiar la evolución, específicamente cómo la vida pudo haber dado el salto gigante de formas unicelulares a multicelulares. El año pasado, el equipo incursionó un poco en la selección natural artificial y, a lo largo de miles de generaciones, consiguió que la levadura fuera 20.000 veces más grande y 10.000 veces más resistente, formando colonias agrupadas que comenzaron a mostrar cierta propiedades del multicelularismo.
Uno de los principales desafíos de ese proyecto fue darle suficiente energía a la levadura en crecimiento. El oxígeno es su fuente principal, pero a medida que las estructuras crecieron, fue más difícil difundir suficiente oxígeno por todas partes. El siguiente paso en su trabajo es intentar ejecutar el experimento de evolución multicelular con la levadura fototrópica, para ver si tener más opciones para la producción de energía da un impulso a los microbios.
La investigación fue publicada en la revista. Biología actual.
Fuente: Tecnología de Georgia