Cómo la biología sintética busca atender las urgencias mundiales en sostenibilidad
Científicos de la Universidad de Stanford están desentrañando las complejidades del mundo viviente para ofrecer soluciones disruptivas a los acuciantes desafíos de sostenibilidad que enfrenta el planeta. A través de la biología sintética, un campo que fusiona los principios de la ingeniería con la maestría de la biología, investigadores como el profesor Michael C. Jewett están redefiniendo los límites de lo posible en la creación de químicos más ecológicos, la optimización de la agricultura ante el cambio climático y la transformación de residuos en recursos valiosos.
Cincuenta años después de que la tecnología del ADN recombinante, pionera en esta misma institución, abriera las puertas a una nueva era de la medicina, la biología sintética emerge como un faro de esperanza para la salud del planeta. «Los avances en biología sintética potencian nuestra capacidad para diseñar sistemas vivos que aborden algunos de los mayores retos de sostenibilidad a nivel mundial, permitiéndonos reconsiderar cómo satisfacemos las necesidades humanas a escala planetaria», explica el profesor Jewett, referente en este campo.
Programando la vida para un futuro sostenible
La biología sintética, en su esencia, aplica una lógica de ingeniería al diseño y construcción de sistemas biológicos con funcionalidades novedosas. Al igual que los desarrolladores de software escriben código para instruir a las computadoras, los biólogos sintéticos diseñan secuencias de ADN para dirigir el comportamiento de los organismos vivos hacia tareas específicas. La singularidad de este enfoque radica en la capacidad de la biología no solo para procesar información, sino también para manipular la materia a nivel atómico, abriendo la puerta a la creación de materiales innovadores y la optimización de procesos industriales.
Un ejemplo paradigmático de esta revolución biológica se encuentra en la investigación sobre la captura y conversión de dióxido de carbono atmosférico. La dependencia global de los combustibles fósiles como materia prima para una vasta gama de productos conlleva la liberación de significativas cantidades de CO₂. En este contexto, el equipo del profesor Jewett, en colaboración con Lanzatech, ha logrado diseñar genéticamente bacterias del género Clostridium para que metabolicen el dióxido de carbono y produzcan químicos de alto valor añadido de manera sostenible. Este proceso no solo reduce la dependencia de fuentes no renovables, sino que también ofrece una vía para mitigar la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera.
Innovación biológica en la agricultura y la gestión de residuos
La versatilidad de la biología sintética se extiende a otros sectores críticos para la sostenibilidad. En el ámbito de la agricultura, donde el cambio climático plantea desafíos cada vez mayores, investigadoras como la profesora Jenn Brophy están empleando herramientas de ingeniería genética para desarrollar cultivos con una mayor resistencia a condiciones ambientales extremas, como la sequía y las altas temperaturas. Esta línea de investigación es fundamental para garantizar la seguridad alimentaria en un escenario global de crecientes incertidumbres climáticas.
Paralelamente, la gestión de residuos, un problema acuciante en las sociedades modernas, también se beneficia de los avances en biología sintética. La profesora Vayu Hill-Maini explora la capacidad de microorganismos modificados para transformar flujos de residuos en biomasa rica en proteínas, ofreciendo una solución innovadora para la producción de alimentos y la reducción del impacto ambiental asociado a la acumulación de desechos.
Catalizando reacciones químicas sostenibles y captura de carbono a gran escala
En el ámbito de la manufactura química, la biología sintética ofrece alternativas más limpias y eficientes a los procesos tradicionales que a menudo involucran catalizadores tóxicos y altas demandas energéticas. El laboratorio del profesor Jewett está explorando la ingeniería de enzimas capaces de catalizar reacciones químicas en condiciones más suaves, lo que podría conducir a procesos industriales significativamente más sostenibles y con una menor huella ambiental.
Mirando hacia el futuro, una de las aplicaciones más prometedoras de la biología sintética radica en su potencial para acelerar la captura de carbono a una escala masiva. Más allá de la ingeniería de microorganismos, la investigación se centra en la optimización de enzimas naturales, como la anhidrasa carbónica, para convertir eficientemente el CO₂ en formas estables. La combinación de la biología sintética con herramientas de aprendizaje automático también abre nuevas fronteras en el diseño de proteínas con funcionalidades específicas, acelerando el desarrollo de soluciones innovadoras para los desafíos de sostenibilidad que definen nuestro tiempo.
