Bacterias de color morado que pueden convertir CO₂ y otros residuos en valiosos ingredientes para suplementos
Originalmente escrito por Krystal Kasal y publicado en Phys.org el 10 de noviembre de 2026
editado por Gaby Clark, reseñado por Robert Egan
Los
científicos siempre buscan formas más eficientes de fabricar productos e
ingredientes útiles. Investigadores de la Universidad de Valladolid en España
han utilizado con éxito un tipo de bacteria púrpura para fabricar CoQ10 y
pigmentos carotenoides a partir de CO₂ y otros ingredientes presentes en los
flujos de residuos industriales. El nuevo estudio se ha publicado en la revista Environmental
Science & Technology.
Aprovechamiento
de residuos
La coenzima
Q10, o CoQ10, apoya la producción de energía celular y es un suplemento
dietético popular. La producción comercial de CoQ10 suele utilizar materias
primas orgánicas, como azúcares, consumiendo recursos agrícolas y agua. Algunos
métodos de producción comercial de carotenoides también dejan huella en tierra,
agua y fertilizantes. Sin embargo, investigaciones previas han demostrado la
capacidad de bacterias fototróficas de color púrpura para producir CoQ10 y
pigmentos carotenoides.
Estas
bacterias fototróficas de color púrpura (PPB por sus siglas en ingés) producen
energía a partir de la luz sin desprender agua ni liberar oxígeno. En su lugar,
utilizan la luz para ayudar a convertir compuestos como sulfuro de hidrógeno,
gas hidrógeno o dióxido de carbono en material celular y productos químicos
útiles. Las investigaciones anteriores a menudo usaron materias primas
orgánicas al estudiar estas bacterias y se han centrado principalmente en el
tratamiento de aguas residuales, biomasa y fertilizantes. Sin embargo, los
autores del nuevo estudio querían saber si los residuos industriales no
deseados podrían usarse potencialmente como alimento para el PPB y así producir
productos útiles como el CoQ10, al tiempo que se reduce el uso de azúcar.
Resumen
esquemático del diseño experimental. Crédito: Ciencia y Tecnología Ambiental
(2026). DOI: 10.1021/acs.est.6c07111
Los autores
del estudio escriben: "Además, su capacidad para mantener densidades
celulares relativamente altas bajo intensidades lumínicas comparativamente
bajas ofrece oportunidades para el cultivo en fotobiorreactores compactos, lo
que podría reducir la huella iluminada, los requisitos de suelo y la demanda de
agua asociados con los sistemas fototróficos convencionales de gran superficie.
"De
forma independiente, los PPB generan ATP principalmente mediante
fotofosforilación cíclica impulsada por luz, mientras que los donantes de
electrones proporcionan los equivalentes reductores necesarios para la fijación
de CO₂. Esta separación parcial entre la conservación de energía y el
suministro de reductores puede aliviar algunas de las limitaciones energéticas
asociadas a la fermentación de gas quimiolitótrofico. Además, las PPB son
intrínsecamente capaces de sintetizar metabolitos derivados de isoprenoides y
quinones, lo que los convierte en plataformas atractivas para convertir CO₂ en
compuestos bioactivos de alto valor."
Los PPB
muestran potencial para producir CoQ10 y carotenoides
Los
investigadores utilizaron cribado genómico para seleccionar ocho cepas
bacterianas capaces de crecimiento autotrófico usando CO₂ como única fuente de
carbono y H₂ como donante de electrones. Luego pepararon cultivos en botellas
iluminadas y selladas, primero con CO₂ e hidrógeno, luego con monóxido de
carbono o tiosulfato añadidos. Registraron cuánto crecían las bacterias según
las condiciones dadas y cuánto CoQ10 y pigmento carotenoide se producía.
Seis de las
ocho cepas probadas crecieron bajo condiciones iluminadas de CO₂ e hidrógeno.
Una cepa llamada Rhodospirillum rubrum DSM 107 produjo la mayor cantidad de
CoQ10, con un índice reportado de 9,6 miligramos por gramo de células secas,
acercándose a los niveles reportados para algunas cepas genéticamente
modificadas. Otra cepa, R. rubrum DSM 467, produjo 5,9 miligramos de CoQ10 por
gramo de células secas.
R. rubrum
DSM 467 también consumió monóxido de carbono en una mezcla simulada de gas de
síntesis mientras liberaba hidrógeno. Sin embargo, acumuló aproximadamente tres
veces menos CoQ10 que bajo condiciones de CO₂ e hidrógeno.
Otra cepa,
Marichromatium purpuratum, utilizó simultáneamente hidrógeno y tiosulfato, un
subproducto industrial que contiene azufre. Añadir tiosulfato a más de la mitad
redujo su tiempo de duplicación, pero no aumentó su contenido algo bajo de
CoQ10. Las seis cepas que crecieron bajo condiciones de CO₂ e hidrógeno también
produjeron carotenoides de varios tipos.
Los autores
del estudio escriben: "En conjunto, estos hallazgos proporcionan una
prueba de concepto a escala de laboratorio de que el PPB puede combinar la
fijación autotrófica de CO₂ con la utilización específica de cepas de donantes
de electrones industrialmente relevantes para la producción de metabolitos de
alto valor."
Algunos
obstáculos que superar
Aunque el
estudio ha demostrado la capacidad del PPB para producir CoQ10 y ciertos
carotenoides en un laboratorio, aún quedan algunos problemas por resolver antes
de que la bacteria pueda usarse para producción comercial. Por un lado, el
estudio utilizó piensos preparados, no corrientes de residuos industriales
reales. En la práctica, los flujos de residuos contendrán contaminantes
adicionales que pueden afectar el resultado. Si se usan contenedores de gran
tamaño, tendrá también que superarse la baja solubilidad en gas y la limitada
penetración de la luz a través de cultivos densos.
Futuras
pruebas de funcionamiento a largo plazo pueden mejorar la forma en que las
células dirigen los recursos hacia el CoQ10 en lugar de hacia el crecimiento.
También podrían necesitar desarrollar reactores más grandes y mejor controlados
que suministren gases y luz de forma eficiente. Luego están los costes de
producción, los métodos de extracción y las emisiones a lo largo del ciclo de
vida que deben evaluarse en detalle antes de poder lograr ventajas comerciales
o climáticas.
Detalles de publicación
Elisa
Huang-Lin et al., Bacterias fototróficas púrpuras como plataforma novedosa para
la producción de coenzima Q10 a partir de CO2, gas de síntesis y subproductos
de residuos de azufre, Environmental Science & Technology (2026). DOI: 10.1021/acs.est.6c07111
Información
de la revista: Ciencia y Tecnología Ambiental
Fotosíntesis de cultivo bacteriano
(especímenes )
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