Plantas que producen plástico, avance de la ingeniería genética

ƑRealidad o ficción?

Gina Holguin Zehfuss

Es difícil imaginar un mundo sin productos de plástico. Desafortunadamente, el más comúnmente utilizado, el derivado del petróleo, genera problemas serios de contaminación. Una alternativa es el uso de plásticos biodegradables que puedan competir en costos de producción con los sintéticos. Varias compañías investigan actualmente sobre la producción de plásticos biodegradables en plantas.

El ser humano aprendió a fabricar plástico en este siglo, en la década de los 30; sin embargo, muchas bacterias producen plástico como parte de su metabolismo desde hace millones de años. Similar a las ardillas que almacenan nueces en otoño para tener qué comer durante el invierno, algunas bacterias almacenan dentro de sus células polímeros similares a los plásticos sintéticos (llamados PHA) que le servirán de alimento durante tiempos difíciles. Cuando el problema de falta de alimento se resuelve, la bacteria consume los PHA.

Una bacteria puede llegar a acumular hasta 80 por ciento de su peso en ese tipo de polímeros. Una grandísima ventaja de esos polímeros es su rápida degradación en el ambiente al compararla con los plásticos sintéticos. Por ejemplo, un PHA se puede degradar 80 por ciento en sólo 15 semanas. Eso se debe a que muchos hongos y bacterias presentes en el ambiente (suelo, agua, aire) pueden utilizar esos polímeros como comida, además de que secretan sustancias que rompen las moléculas que componen el polímero.

Las bacterias pueden producir diferentes tipos de PHA, dependiendo del tipo y cantidad de alimento que se les proporcione. Eso significa que si un científico desea producir un polímero con propiedades físicas específicas, lo único que tiene que hacer es alimentar a la bacteria con el compuesto apropiado. Ello es una gran ventaja, ya que permite a los científicos manipular la producción de PHA, dependiendo del uso que se le vaya a dar al plástico. Por ejemplo, se pueden producir plásticos rígidos o maleables, plásticos resistentes a temperaturas altas, ácidos o bases, plásticos cristalinos, impermeables al oxígeno, y hasta fibras plásticas para suturar heridas o tejidos internos.

Si los PHA presentan tantas ventajas, Ƒpor qué no han sustituido a los plásticos sintéticos derivados del petróleo? La respuesta está en los costos de producción. La compañía Zéneca produce aproximadamente mil toneladas al año del polímero Biopol (un PHA) a un costo de 15 dólares por kilogramo. En cambio, el costo de producción de los plásticos sintéticos es de sólo un dólar por kilogramo.

Los costos de producción de los PHA son tan altos debido a que los ingredientes que requieren las bacterias para crecer y producirlos son caros. Los costos se elevan aún más al incluir el gasto de las instalaciones y el equipo necesarios para mantener los cultivos bacterianos. Desafortunadamente, todo parece indicar que los plásticos producidos por bacterias difícilmente podrán competir con los plásticos sintéticos.

Los avances en ingeniería genética que se han logrado en esta década permiten utilizar a las plantas para producir diferentes productos. Algunos ejemplos son plantas que producen interferón (proteína humana que inhibe infecciones virales), caseína (proteína de la leche), vacunas y hormonas. Por lo tanto, Ƒpor qué no producir PHA en plantas?

Las plantas no requieren instalaciones especiales. Además producirían los PHA en grandes volúmenes, lo que reduciría significativamente los costos.

Los primeros intentos para producir PHA en plantas se realizaron en Arabidopsis thaliana, planta modelo utilizada en estudios de genética vegetal. Se tomaron los genes de la bacteria Alcaligenes eutrophus que producen PHB (polímero del tipo PHA) y se insertaron en la A. thaliana, que logró producir PHB, pero en muy bajas concentraciones.

Posteriormente, los investigadores lograron aumentar 100 veces la concentración de PHB modificando un poco la estrategia de clonación: Se logró producir plantas de A. thaliana que sintetizan PHB en los plástidos (estructura dentro de la célula donde la planta almacena almidón).

De hecho, gracias a las técnicas de ingeniería genética es posible dirigir la síntesis de un compuesto hacia diferentes partes (frutos, flores, hojas o raíces) o diferentes estructuras celulares de la planta. En ese experimento, 14 por ciento del peso de la planta lo constituía el polímero PHB. Además se observó que las plantas productoras de PHB crecieron normalmente y que la producción de PHB no las afectó de ninguna otra manera (tales como contenido de clorofila, presencia de flores, etcétera).

Esos resultados demuestran la posibilidad de producir PHA en plantas en volúmenes atractivos para la industria, sin generar efectos nocivos en los vegetales. Las compañías Zéneca y Monsanto están actualmente experimentando con frijol de soya y colza (planta productora de aceite) para la producción de PHA. Una vez que se extrae, se puede utilizar para alimentar ganado. Los PHA no son tóxicos para los animales, pues se trata de compuestos que se encuentran de manera natural en muchos alimentos.

Otra planta a la cual se le introdujeron los genes bacterianos que sintetizan PHB fue la del algodón. Como resultado se obtuvieron plantas que producen un novedoso tipo de fibra de algodón intercalada con moléculas de PHB. Esa novedosa fibra mostró mejores características aislantes que la normal: la absorción y pérdida de calor fue menor.

Una parcela sembrada con plantas de papa que en lugar de producir almidón producen plástico: Ƒrealidad o ciencia ficción? Un campo agrícola sembrado con maíz que en vez de producir mazorcas comestibles producen plástico biodegradable transparente y resistente a la flama: Ƒrealidad o ciencia ficción?

Comentarios a:

[email protected]