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Solo algunas horas habían transcurrido desde que los estudiantes de la Facultad de Ciencias habían pisado tierras antárticas en febrero de 2014. Con temperaturas por debajo de los cero grados, exploraban fascinados junto a los docentes la costa cercana a la base uruguaya, cargada de trozos de hielo flotante en la bahía. En la orilla, algas rojas se acumulaban entre las rocas. Fue debajo de esas rocas que encontraron unos pequeños gusanos que soportaban el frío y se alimentaban de las algas. En sus intestinos había bacterias que producían enzimas. Son estas enzimas las que hoy, de regreso en Montevideo, están siendo estudiadas para mejorar el proceso de producción de bioetanol.
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El objetivo es “generar productos biotecnológicos utilizando como material genético microorganismos de la Antártida”, dijo a Búsqueda la doctora en Química Susana Castro, profesora adjunta de la Sección Bioquímica de la Facultad de Ciencias e investigadora asociada del Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable.
Es que la Antártida es un sitio especial: allí los microorganismos viven a muy bajas temperaturas y además se han adaptado para soportar la alta radiación ultravioleta.
La capa de ozono está adelgazada, aunque en etapa de recuperación. Debido a ese adelgazamiento, la Antártida es una de las zonas del planeta con mayor exposición a la radiación ultravioleta, mucho más que Uruguay.
“El peligro de la radiación ultravioleta en la Antártida es extremo”, comentó Castro. Esa combinación de alta radiación ultravioleta con bajas temperaturas interesa a los científicos. “Trabajamos con microorganismos resistentes a bajas temperaturas y a la alta radiación ultravioleta y debemos ir a buscarlos a los ambientes en donde existen esas condiciones y en donde son capaces de tolerarlas. Los queremos para generar un producto biotecnológico de utilidad para la sociedad”, agregó.
Las enzimas que se obtienen de esos microorganismos son útiles para la industria, capaces de acelerar reacciones biológicas. Las enzimas son obtenidas de las bacterias que resisten a las bajas temperaturas.
Los microorganismos que viven y tienen su temperatura óptima de crecimiento entre los 30ºC y los 35ºC se llaman mesófilos. Producen enzimas que funcionan a mayor potencial entre los 60ºC y los 65ºC. En cambio las bacterias conocidas como psicrófilos o psicrotolerantes (las antárticas) tienen temperaturas óptimas de crecimiento entre los 20ºCy los 8ºC y sus enzimas poseen temperaturas óptimas de actividad que rondan los 40ºC. Usar enzimas con temperaturas óptimas más bajas hace que la industria no necesite trabajar a tan altas temperaturas para que las reacciones tengan lugar, por lo que supone un ahorro de energía, entre otros beneficios.
Detergente.
En la Sección Bioquímica, Castro y su equipo trabajan en tres proyectos. Uno es la “identificación y producción de proteasas activas a bajas temperaturas para su uso en la industria láctea y del detergente”. Las han obtenido de zonas próximas a la Base Científica Antártica Artigas.
Las proteasas son un tipo de enzimas que fueron obtenidas de bacterias antárticas colectadas por científicos uruguayos. Las proteasas en general representan el 60% del mercado de las enzimas a nivel industrial en el mundo. Se usan para la industria textil, para detergentes, para el depilado de los cueros como alternativa no química y para el tratamiento de desechos, entre otros usos. Incluso se usan para la industria del pan porque degradan el gluten de la harina, hacen a la masa más manejable y al producto más esponjoso.
Castro y su equipo ven una oportunidad en el uso de proteasas de origen antártico que actúan a menor temperatura. Sin embargo, el proyecto está en un impasse por falta de financiamiento. Hace algunos años se comunicaron con Conaprole, ya que esas enzimas intervienen en la coagulación de las proteínas lácteas y permitirían obtener quesos con distintas texturas y sabores, pero no recibieron respuesta. Incluso para el área cárnica, al actuar a bajas temperaturas la carne se podría tiernizar con las enzimas antárticas sin perder la cadena de frío.
La mayoría de los jabones para lavar ropa que se usan en Europa ya contienen estas enzimas, que contribuyen a eliminar más eficientemente la suciedad de las prendas. Si se lograra incluir a las enzimas antárticas, las personas no tendrían la necesidad de lavar con agua caliente para lograr un efecto óptimo, ya que las enzimas actuarían a temperatura normal. Los científicos desean producir un “superdetergente” pero necesitan financiación, señaló Castro.
“A veces lleva cinco años desarrollar el producto pero las empresas no tienen el mismo tiempo que nosotros”, comentó la científica.
Bioetanol.
El proyecto de bioetanol sí cuenta con apoyo económico. Está financiado por el Fondo Sectorial de Energía a través de la Agencia Nacional de Investigación e Innovación desde comienzos de 2015. Titulado “Identificación y producción de celulasas activas a baja temperatura para su uso en la producción de bioetanol”, busca usar las celulasas, que son enzimas encontradas por los estudiantes de la Primera Escuela Antártica en 2014, para mejorar el proceso de producción de bioetanol. En este proyecto trabaja una de las alumnas de la escuela, Lorena Herrera.
El bioetanol se produce a partir de la degradación de residuos agrícolas. Debe pasar por dos etapas: la liberación de azúcares componentes en la celulosa (sacarificación) y luego la fermentación. Si se hace con enzimas que actúan a 60ºC, se debe calentar y luego enfriar nuevamente el material para poder fermentarlo. En cambio, la propuesta de las investigadoras es utilizar enzimas antárticas que tienen una actividad óptima de 40ºC y no requieren calentar el material a tan alta temperatura. “Así podríamos sacarificar y fermentar a una sola temperatura”, comentó Castro.
Incluso han podido obtener levaduras antárticas además de enzimas. Estas levaduras tendrían la capacidad de sacarificar y además de fermentar.
“Proponemos hacer en un solo paso la degradación de la celulosa(la sacarificación) y la fermentación. Veremos si conseguimos acortar tiempo, disminuir pasos y trabajar a temperaturas más bajas”, resumió Castro.
Cosmética.
Las bacterias antárticas tienen otros posibles usos. Algunas obtenidas del lago Uruguay fueron sometidas a radiación ultravioleta y los investigadores seleccionaron solo aquellas que lograban sobrevivir. Tras realizar algunos estudios, sospechan que algunas de las que sobrevivieron pueden llegar a tener una enzima conocida como fotoliasa.
“Debido a la gran influencia de la radiación UV sobre el continente antártico, los microorganismos tuvieron que haber desarrollado mecanismos de adaptación y entre ellos está la producción de esta enzima”, explicó Castro. La enzima es beneficiosa porque puede proteger contra el cáncer de piel.
En Uruguay hay 200 casos de cáncer de piel por año y 50 personas fallecen, según datos de la Organización Mundial de la Salud.
Los rayos ultravioletas se dividen en A, B y C. El C es el más peligroso y el que filtra la capa de ozono, pero como está adelgazada sus efectos pueden perjudicar la piel, genera fotoenvejecimiento y además está involucrada en el desarrollo de cáncer de piel.
La radiación UVC genera un daño en el ADN y si este daño se reproduce, muta y puede originar un cáncer. La enzima fotoliasa, presente en varios organismos no placentarios, como plantas y bacterias, es capaz de detener a tiempo este daño y repararlo antes de que se comience a reproducir.
Con financiación del Laboratorio Celsius (Dermur) el equipo de Facultad de Ciencias trabaja para ver si pueden obtener estas enzimas (fotoliasas) de origen antártico con el objetivo final de incluirlas en un protector solar que además de proteger la piel “resuelva el daño”. Este trabajo es la tesis de posgrado de Juan José Marizcurrena.
“Tenemos una colección de bacterias resistentes a la radiación UV. Buscamos si producen fotoliasa y ver cuál es más eficiente resolviéndolo”, destacó Castro. En el mercado la fotoliasa es muy cara.
