Las algas forman la base del ecosistema marino y almacenan más carbono que todas las plantas terrestres juntas. Los carbohidratos de las algas se descomponen por bacterias, lo que los convierte en una importante fuente de energía para toda la cadena alimentaria marina. Qué sucede exactamentequímicamente durante esta degradación de la biomasa de algas era, sin embargo, previamente desconocida.
Ahora, un equipo de investigación internacional ha logrado analizar y comprender la ruta completa de degradación de un polisacárido importante. Se requiere una gran cantidad de enzimas para este proceso y ahora, por primera vez, ha sido posible aclarar su bioquímicaCon este conocimiento, será posible utilizar las algas como recurso: pueden usarse para fermentaciones, para producir valiosos tipos de azúcar o, en el futuro, incluso para ser procesadas hacia bioplásticos. El objetivo general es lograr un ambienteeconomía circular amigable en la que las materias primas renovables se utilizan de la manera más diversa posible.
El proyecto de investigación fue dirigido por la Universidad de Greifswald, en colaboración con TU Wien, el Instituto Max Planck de Microbiología Marina Bremen, la Universidad de Bremen, el centro de investigación MARUM - Centro de Ciencias Ambientales Marinas Bremen y RoscoffMarine Station Francia. Los resultados de la investigación se publicaron recientemente en la revista especializada Biología química de la naturaleza .
Descomponiendo macromoléculas en sus bloques de construcción
Para la mayoría de las personas, las algas generalmente parecen poco atractivas, por ejemplo, cuando proliferan para formar una colosal floración de algas cerca de la costa, y en particular cerca de las playas. Sin embargo, en el futuro, las alfombras de algas pueden usarse como un valiosofuente de material para la industria. "Para utilizar las algas, es necesario descomponer las moléculas grandes que producen en componentes individuales utilizables", explica Christian Stanetty, del Instituto de Química Sintética Aplicada de TU Wien. "Esto es muy complicadoproceso pero, afortunadamente, tenemos la naturaleza como ejemplo: es decir, ciertas bacterias pueden hacer esto de manera brillante ".
El equipo de investigación internacional descifró la forma en que la bacteria marina Formosa agariphila degrada el polisacárido ulvan, que es producido por las algas Ulva hasta en un 30% de su peso seco. Este proceso de degradación es un pequeño truco de magia química: en una serie depasos, se emplean doce enzimas diferentes para descomponer la macromolécula en bloques de construcción cada vez más pequeños ". Nuestra tarea en TU Wien fue aclarar, con la ayuda de la espectroscopía de resonancia magnética nuclear RMN y la espectrometría de masas, cómo se ven estos bloques de construcción,exactamente ", dice Christian Stanetty." Hubo algunas sorpresas en el camino con varios de los productos de degradación que se veían diferentes a lo que esperábamos. Esto demostró que las bacterias toman diferentes rutas químicas durante la degradación del azúcar de lo que esperábamos."
De esta forma, los investigadores pudieron descubrir qué enzimas usan las bacterias en los pasos respectivos. "Como resultado, ahora no solo entendemos cómo estos microorganismos obtienen acceso a esta fuente de nutrición. Ahora también tenemos acceso auna caja de herramientas que consiste en un espectro completo de nuevos biocatalizadores, lo que abre la posibilidad de utilizar este complejo polisacárido marino de manera específica como un recurso para las fermentaciones ", dice el profesor Uwe Bornscheuer, de la Universidad de Greifswald.
La utilización de algas para sintetizar hidrocarburos es 100% neutral en carbono. Si este método se puede utilizar con éxito para crear productos que se hayan producido previamente utilizando recursos basados en fósiles, sería un paso importante para la protección del clima ".absolutamente factible ", cree el profesor Marko Mihovilovic de TU Wien." Inicialmente, los productos simples, como los tipos especiales de azúcares, pueden enfocarse. Pero con una mayor comprensión de la química involucrada, más éxito tendremos al usar estas algascomo precursores de síntesis complejas, hasta bioplásticos "
El objetivo: una economía circular de recursos biogénicos
La cooperación interdisciplinaria fue crucial para el éxito del proyecto: "Desde un punto de vista científico, solo es posible responder preguntas de investigación de esta complejidad mediante la colaboración", subraya Marko Mihovilovic. "Hemos estado trabajando con nuestros socios de Alemaniadesde hace algún tiempo, con gran éxito. También continuaremos haciéndolo en el futuro, esto debería permitirnos hacer un progreso significativo y, en última instancia, avanzar hacia una química sostenible que permita una economía circular genuina y ambientalmente racional ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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