Ingeniaritza genetikoaren eta bideratutako eboluzioaren tekniken bitartez, azukrea beharrean CO2az elikatzeko gai den Escherichia coli bakterioaren aldaera bat garatzea lortu dute.
Gizakiak etxekotu dituen animaliak. Bat, bi, hiru… erantzun! Txakurra. Behia. Katua. Txerria. Ardia. Erlea. Zaldia. Streptococcus thermophilus. Saccharomyces cerevisiae. Ados bai, teknikoki horietako batzuk ez dira animaliak, bakterioak eta legamiak baizik. Baina elkar ulertzeko moduan gaude, ezta? Orain garrantzitsuena da zera argi izatea: telebista lehiaketa batean horrelako zerbait galdetzen badizute, etxekotutako bizidunen artean mikroorganismoak sartzeko eskubide osoa duzu.
Finean, zibilizazioen hastapenetatik erabili ditugu mikroorganismoak, gure onerako. Duela gutxira arte, jakina, gizakiek ez zekiten gaztaren atzean, jogurtaren atzean edo ardoaren atzean mikrobioak zeudenik… esperientzian oinarritutako bioteknologia zen egiten zena, baina funtsean, bioteknologia zen eta bioteknologia bada gaur egun ere. Horren bitartez, bakterioei eta onddoei jaten ematen diegu, eta haiek sortutako hondakinei probetxua ateratzen diegu. Hemen kontua ez da inori jaia hondatzea, baina tabernan gazta pintxoa eta ardoa eskatzen dituzun hurrengoan, ez ahaztu funtsean mikroorganismo-kaka kontsumitzen ari zarela: kaseina eta etanola. Topa!
Behin jakinda halako prozesuen atzean mikrobioak daudela, bioteknologiak bide berriak urratu ditu. Etxekotutako bizidun ñimiñoak konplexuagoak diren zereginetan jarri ditugu. E. coli bakterioaren kasuan, intsulina eta beste hormona batzuk ekoizteko baliatu dugu, eta kutsatutako eremuetan metal astunak xurgatzeko ere erabiltzen hasiak gara. Orain bakterio hori beste zeregin garrantzitsu batean erabiltzeko bidea ireki da: karbono dioxidoa prozesatzeko ahalmena izateko. Cell aldizkari entzutetsuan modu irekian argitaratutako zientzia artikulu batean eman dituzte lorpenaren inguruko xehetasunak. Bertan azaldu dutenez, CO2a kontsumitzeko gai den Escherichia coli bakterioaren andui bat lortu dute.
Biologia-ikerketetan arras zabalduta dago bakterio honen erabilpena, eredu gisa erabiltzen delarik. Gaur egungo ezagutzekin, bakterio hori eraldatzea nahiko erraza zaie zientzialariei; gainera, azkar hazi eta birsortzen da, eta, modu horretan, aise bideratzen da ere haren “eboluzioa”. Hala izanik, ikertzaileek nabarmendu dute eredu gisa erabiltzen den bakterio baten barne funtzionamendua errotik aldatzeak aurrerapen handia ekar dezakeela. Funtsean, bioteknologian erabiltzen tresna are ahaltsuago bihurtu dute.
Bizidun gehienak bezala, berez, azukre zalea da E. coli: glukosatik eskuratzen ditu energia-gordailu gisa erabiliko duen adenosina trifosfatoa lortzeko beharrezkoak dituen elektroiak. CO2a, berriz, iraizte gisa kanporatzen du. Baina hamarkada batez egoera horri buelta ematen saiatu dira Israelgo Weizmann Institutuko ikertzaileak.
Hori lortzeko, bi estrategia landu dituzte: ingeniaritza genetikoa eta eboluzio bideratua. Lehen teknikaren bitartez, fotosintesia egiteko gai diren organismoetako hainbat gene sartu dizkiote bakterioari. Zehazki, CO2a karbono organiko bihurtzea ahalbidetzen duten bi entzima kodetzen dituzten geneak erabili dituzte. Baina jakina da fotosintesiaren kasuan prozesua abiatzeko energia argiaren bidez lortzen dela. E. coli-aren kasuan, energia iturria formiato molekula (CH2O2) izatea lortu dute. Hori lortzeko, baina, beste gene bat txertatu behar izan dute. Bide hau jarraituta, 2016. urterako lortua zuten karbono dioxidoa kontsumitzeko gai zen andui bat, baina gas hori elikaduraren zati bat baino ez zen: artean batez ere glukosa kontsumitzen zuen.
Ondoren, laborategian bultzatutako eboluzioaren txanda izan da. Urtebete batez hainbat bakterioen belaunaldiak kultibatu dituzte, azukre pixka bat baino ez eskainita, baina CO2 mordoa (atmosferan dagoena halako 250). Mutazioen bitartez, CO2a kontsumitzeko gai ziren lehen bakterioak 200 egunetara agertzen hasi ziren. Une hori mugarri izan zen, teknikoki organismo heterotrofo bat autotrofo bihurtzea lortua zutelako.
Bakterio horien garapena, baina, nahiko geldoa da: gainerako E. coli-ak 20 minututan behin bikoizten badira ere, bakterio berri hauek 18 ordutan behin egiten dute. Ez da arazo bakarra: elikatzerakoan, azukrea egotekotan, azukrea lehenesten dute oraindik. Gainera, karbono dioxido asko behar dute: haientzat prestatutako atmosferaren %10 izan behar da CO2. Gaur egungo atmosferan dagoen CO2 kopuruarekin (%0,041) ez dute aurrera egiteko biderik, azukrea eskura ez badute bederen. Horregatik, zientzialarien oraingo erronketako bat da CO2arekiko tolerantzia hori handitzea, eta birsortze abiadura handitzea.
Atmosferan karbono dioxidoaren kontzentrazioak gorantza doazen honetan, agerikoa da galdera: posible izango litzateke etorkizun hurbil batean horiek erabiltzea gas hori xurgatu eta horren kontzentrazioa gutxitzeko? Teorian, bai; baina ikertzaileek onartu dute oraindik denbora eta ikerketa asko falta dela halako egoera batera iristeko. Baina bidea irekita dago, noski. Karbono dioxidoa xurgatzeko ez ezik, karbono organikoa lortzeko aukera planteatu dute ikertzaileek, bereziki bioerregaiak lortzeko. Alabaina, momentuz bakterioak energia gisa erabiltzen duen formiatotik CO2a ere sortzen da. Horregatik, aurrean duten beste erronketako bat da formiato hori ekuaziotik kentzea, eta bakterioak zuzenean beharrezkoak dituen elektroiak argindarretik har ditzala lortzea. Zientzia fikzioa ematen du, ezta? Karbono dioxidoa jateko gai den bakterio baten pareko zientzia fikzioa, hain justu.
Erreferentzia bibliografikoa
Gleizer, Shmuel et al., (2019). Conversion of Escherichia coli to Generate All Biomass Carbon from CO2. Cell, 179 (6), 1255-1263.e12 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.11.009.
Egileaz: Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.