Actualmente parte del desafío climático no es solo la transición a la energía renovable y los autos eléctricos sino también combatir el exceso de dióxido de carbono (CO2) que ya está en la atmósfera de la Tierra.
Según estimaciones, es posible que a mediados de este siglo el mundo necesite extraer diez mil millones de toneladas métricas de CO2 de la atmósfera cada año para poder cumplir los objetivos del Acuerdo de París y para fines de siglo ese número podría duplicarse a 20 mil millones de toneladas por año.
Así, ante los críticos niveles del calentamiento global la comunidad científica advierte que es urgente dejar de quemar combustibles fósiles y avanzar en la extracción de carbono del aire e intentar almacenarlo.
Para ello se han propuesto diversidad de estudios. Sin embargo, entre los experimentos más avanzados para este fin se encuentra el uso de plantas, ya que estos colectores solares vivos capturan cada año miles de millones de toneladas de dióxido de carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis. Aproximadamente la mitad de ese carbono va a parar a las raíces y, finalmente, al suelo, donde puede permanecer durante cientos o miles de años.
Avances
En el ámbito de la biotecnología se vienen realizando investigaciones sobre cómo incrementar la absorción de CO2 en plantas desde hace varios años. En 2020, por ejemplo, la organización Energy Futures Initiative publicó el reporte From the ground up sobre abordajes innovadores de remoción de CO2 y almacenamiento terrestre (land-based CO2removal) y reconoció múltiples áreas de oportunidad para investigaciones sobre modificaciones genéticas para incrementar la absorción de CO2 en suelos.
Recientemente, un equipo de científicos de la Universidad de Maryland, Estados Unidos, modificó genéticamente árboles de álamo para hacer que produzcan directamente madera con cualidades adicionales deseadas que de otro modo requerirían tratar la madera con procesos de alto consumo energético y sustancias químicas que dejan muchos desechos. De hecho, esta madera puede retener carbono durante mucho más tiempo que la madera normal.
El avance es obra de un equipo integrado, entre otros, por Yiping Qi, doctor en Ciencias Biológicas Vegetales, y los físicos y expertos en materiales de magnetorresistencia colosal (MRC), Yu Liu y Liangbing Hu.
Método
Para evitar tratar la madera extraída de los árboles con procesos de alto consumo energético y sustancias químicas contaminantes el equipo modificó un gen en álamos vivos que luego, al crecer, produjeron madera lista para ser utilizada sin el tratamiento industrial.
Empleando la edición del genoma CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats; en español: repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas), un nuevo y revolucionario conjunto de herramientas de biología molecular que permite a los científicos realizar ediciones rápidas y precisas en el código de ADN que sustenta toda la vida, se modificó el gen llamado 4CL1, lo que provocó esencialmente que la madera de esos álamos acabase poseyendo un contenido de lignina 12.8% inferior al de la madera de los álamos de tipo silvestre.
El resultado es comparable al obtenido con los tratamientos químicos antedichos. La lignina es un heteropolímero que forma parte de la pared celular del tejido vascular de las plantas y provee rigidez estructural, así como resistencia a la tensión y presión hídrica; además, confiere soporte a células especializadas en sostén y almacenamiento.
Los científicos indicaron que la sustitución de los materiales estructurales convencionales por madera de ingeniería de alto rendimiento puede reducir las emisiones de CO2 y mejorar la captura de carbono. Los métodos tradicionales implican tratamientos químicos que consumen mucha energía para reducir el contenido de lignina, lo que da como resultado una madera más densa y mecánicamente superior, pero plantea problemas de sostenibilidad. El reducir la lignina con un enfoque de edición genómica permite el procesamiento sin productos químicos de madera de ingeniería avanzada.
Durante el experimento Qi y colaboradores cultivaron sus árboles modificados genéticamente junto a árboles no modificados en un invernadero durante seis meses. En el resultado no observaron diferencias en las tasas de crecimiento ni diferencias significativas en la estructura entre ambos grupos de árboles.
Utilidad
La madera procesada de ese modo tiene aproximadamente una quinta parte de su grosor original. El proceso aumenta la densidad de las fibras de madera. En la madera natural, la lignina ayuda a las células a mantener su estructura y evita que se compriman. El menor contenido de lignina de la madera tratada químicamente o modificada genéticamente permite que las células se compriman hasta alcanzar una mayor densidad, lo que aumenta la robustez del producto final.
Para evaluar el rendimiento de estos árboles modificados el equipo produjo madera comprimida a partir del álamo natural, utilizando madera sin tratar y madera que trataron con el proceso químico tradicional para reducir el contenido de lignina.
Comprobaron que la madera comprimida de álamo modificado genéticamente tenía el mismo rendimiento que la madera natural tratada químicamente. Ambas eran más densas y más de 1.5 veces más robustas que la madera natural comprimida sin tratar.
Después de las pruebas los científicos indicaron que este avance abre la puerta a la producción de diversos materiales de construcción con base en la madera, a un costo relativamente bajo, de forma sostenible para el medio ambiente y a una escala que puede desempeñar un papel importante en la lucha contra el cambio climático.
Principales usos de CRISPR
Las técnicas CRISPR se utilizan para introducir cambios en el genoma con una enorme precisión. Entre sus principales aplicaciones tenemos las siguientes.
Aplicaciones médicas Como ensayos para eliminar el VIH o para tratar enfermedades como la distrofia muscular de Duchenne, el Huntington, el autismo, la progeria, la fibrosis quística, el cáncer triple negativo o el síndrome de Angelman. Asimismo, para combatir enfermedades infecciosas transmitidas por insectos, como la malaria, el zika, el dengue, el chikungunya o la fiebre amarilla.
Biotecnología vegetal Las técnicas CRISPR se pueden utilizar para producir variantes en plantas que presenten una adaptación mejor al medio ambiente, que resistan la sequía o que resistan mejor las plagas de insectos. Se pueden modificar las propiedades organolépticas, incluso las propiedades fisicoquímicas que las hagan más aptas para el consumo humano.
En tecnología animal Puede utilizarse para introducir mejoras en las especies para, por ejemplo, crear rebaños resistentes a enfermedades típicas.
Fuente: Genotipia