Cuando los científicos informaron en 2014 que habían diseñado con éxito una planta de álamo "diseñada para la deconstrucción", el hallazgo fue noticia internacional. El álamo altamente degradable, el primero de su tipo, podría reducir sustancialmente el uso de energía y el costo de convertir la biomasa enuna serie de productos, incluidos biocombustibles, pulpa y papel.
Ahora, algunos de esos mismos investigadores informan una nueva revelación sorprendente. Como dice el profesor de bioquímica de la Universidad de Wisconsin-Madison, John Ralph, "La naturaleza ya estaba haciendo lo que pensamos que le habíamos enseñado laboriosamente que hiciera".
Para hacer que el álamo híbrido, Ralph, Shawn Mansfield, Curtis Wilkerson y otros investigadores del Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos GLBRC hayan incorporado un gen exótico que confiere enlaces débiles a la lignina de la planta, el compuesto difícil de procesar que le da a la plantaLas paredes celulares son resistentes pero dificultan su procesamiento en un entorno industrial. La lignina resultante, denominada zip-lignina, se descompone fácilmente en condiciones químicas simples.
Este nuevo estudio dirigido por GLBRC, publicado en Avances científicos , muestra que esos álamos y muchas otras plantas de todo el árbol filogenético en realidad han evolucionado para producir naturalmente lignina zip. En otras palabras, no solo podemos reproducirnos para la degradabilidad en las plantas, sino que los humanos pueden haber estado haciendo soloeso - seleccionando ciertas plantas para un procesamiento más fácil - por miles de años.
"No sabíamos que las plantas estaban haciendo el zip nativo porque no pudimos detectarlo", dice Steve Karlen, científico investigador de UW-Madison y autor principal del artículo. "Cuando agregamos el nuevo gen pensamosestábamos agregando funcionalidad, pero en realidad estábamos aumentando lo que ya estaba allí "
Aunque al principio el equipo no pudo detectar la zip-lignina nativa en los álamos o en la angélica, la hierba china de la que el grupo había tomado el gen, su ausencia planteó algunas preguntas. Ralph había sospechado durante mucho tiempo que alguna planta en algún lugarnaturalmente estaba creando zip-lignina. Y Karlen se preguntó cómo la angélica, o cualquier planta para el caso, podría estar haciendo las moléculas que confieren enlaces débiles en la lignina pero no las incorporan.
Utilizando un método que el grupo de Ralph había desarrollado hace décadas, más un espectrómetro de masas nuevo y altamente sensible, Karlen agudizó su enfoque, encontrando una forma de detectar bajos niveles de zip-lignina nativa en los álamos. Con la ayuda de Philip Harris,profesor de ciencias biológicas en la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda, Karlen comenzó un estudio filogénico a gran escala, tratando de determinar qué otras plantas podrían contener lignina zip nativa.
Karlen pronto llegó hasta los codos en invernaderos, jardines y camas de paisajismo en todo el campus de UW-Madison. Examinar las más de 60 muestras de plantas traídas al laboratorio reveló que la lignina zip se encuentra en una variedad excepcionalmente diversa de plantas:en balsa, en aves del paraíso, en todas las hierbas que probó, y en aproximadamente la mitad de las maderas duras, por nombrar solo algunas.
Con la colaboradora Laura Bartley, profesora asociada de microbiología y biología vegetal en la Universidad de Oklahoma, Karlen también encontró zip-lignina en el arroz. Dado que un gen completamente diferente fue responsable de producir esta lignina, el equipo determinó que las plantas han evolucionado independientementepara hacer zip-lignina, esencialmente desarrollando una característica común a través de medios completamente diferentes.
Aunque Karlen y sus colaboradores aún no saben cuál podría ser la ventaja evolutiva de la zip-lignina nativa para las plantas, su presencia generalizada amplía el alcance de su investigación y ofrece la posibilidad de aumentar, ya sea a través de la ingeniería o la mejora genética,degradabilidad de una sorprendente variedad de plantas.
"El hecho de que las plantas naturales ya estén haciendo esto significa que hay muchos más genes disponibles para hacer esto de lo que sabíamos", dice Ralph. "Y eso significa una oportunidad mucho más amplia para aprender y aprovechar lo que estos naturaleslas plantas ya están haciendo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Krista Eastman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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