Artículo publicado en agosto de 2016

DOI: http://dx.doi.org/10.18567/sebbmdiv_RPC.2016.08.1

Rosa María León Bañares

Grupo de Bioquímica y Biotecnología de la Algas de la Universidad de Huelva

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Las propiedades únicas de las microalgas hacen de ellas una excelente fuente natural de suplementos para alimentación, dietética o cosmética, así como para la expresión de proteínas recombinantes. Su manipulación genética es clave para mejorar la productividad de la obtención de estos compuestos.

 

Las microalgas son un grupo heterogéneo de microorganismos fotosintéticos de alta importancia ecológica, pues son responsables de la fijación de la mitad del carbono orgánico y constituyen parte esencial del fitoplancton, que está en la base de la cadena trófica marina. Además, tienen un enorme potencial biotecnológico; hoy en día más de 5000 toneladas de masa seca de microalgas son producidas y comercializadas en todo el mundo con un valor medio de mercado que supera 1,25 billones de Euros. Las microalgas se utilizan ampliamente en alimentación animal; son imprescindibles en acuicultura (1) y para la adecuada pigmentación de ciertas especies, como los salmones, que deben su color rosado al carotenoide astaxantina que acumulan gracias al fitoplancton del que se alimentan. También está extendido su uso como suplementos dietéticos saludables para alimentación humana, por su alto contenido en vitaminas, antioxidantes, ácidos grasos omega 3, minerales y otros compuestos funcionales. Tanto la biomasa de microalgas como los productos derivados de ellas se comercializan en forma de cápsulas y tabletas o se incorporan como aditivos para enriquecer el color y la calidad de muchos productos alimentarios.

Las microalgas son también la principal fuente para la producción natural de carotenoides, y ácidos grasos esenciales poliinsaturados, como el α-linolénico (18:3ω-3), el linoleico (18:2ω-6) y sus derivados, necesarios para el correcto funcionamiento del cerebro y otras funciones vitales, que muchos mamíferos, incluido el hombre, no son capaces de sintetizar y deben ingerir con la dieta. La multinacional BASF, es la principal productora mundial de β-caroteno natural a partir de la microalga Dunaliella salina, cuyo mercado alcanzó en 2015 los 285 millones de dólares. En la figura 1, pueden observarse distintas fotografías y microfotografías de la microalga clorofita Dunaliella salina, que en codiciones normales tiene color verde (fig, 1A), pero cuando se somete a diferentes condiciones de estrés (alta intensidad luminosa, carencias nutricionales) empieza a acumular β-caroteno hasta tomar un intenso color anaranjado (fig. 1B).

Además, las microalgas se consideran una potencial fuente de muchos otros compuestos bioactivos como enzimas, aminoácidos, vitaminas o antimicrobianos con un papel beneficioso para la salud. Es más, dada la enorme diversidad de especies que existen y las muchas que aún quedan por identificar (2), se estima que las microalgas pueden ser una potencial fuente de nuevos compuestos bioactivos aún inexplorados con importancia en la industria agroalimentaria y farmacéutica. En los últimos años ha surgido un gran interés en el uso de microalgas para la captura de CO2 y como posible materia prima para la obtención de biocombustibles renovables de tercera generación, aunque esta aplicación, a pesar de las expectativas que ha generado, está aún lejos de ser económicamente viable frente a los tradicionales combustibles fósiles por el alto coste de la producción de biomasa algal (3).

El entusiasmo generado por el posible uso de las microalgas para la obtención de biodiesel, el potencial de otros nuevos bioproductos y la necesidad de abaratar los costes para que los aditivos alimentarios de origen microalgal sean competitivos frente a los obtenidos de otras fuentes, ha incentivado la investigación en ingeniería genética de microalgas y ha hecho posible muchos avances importantes en este campo (4). La ingeniería genética representa según muchos investigadores la estrategia más prometedora para conseguir su producción a precios competitivos (5). Si nos fijamos en las plantas, ni una sola de las especies que se cultivan en la actualidad son especies naturales, todas han sido sometidas a procesos de mejora y selección a lo largo del tiempo y cada vez son más las especies mejoradas genéticamente por aproximaciones moleculares. Es más, las microalgas pueden ser excelentes factorías celulares para la expresión de proteínas recombinantes, incluyendo anticuerpos, vacunas recombinantes y otras proteínas terapéuticas.

La primera microalga transgénica se obtuvo en los años 80, gracias al trabajo de un investigador español, el Dr. Emilio Fernández, Catedrático de Bioquímica de la Universidad de Córdoba. Desde entonces, a pesar del gran potencial de las microalgas y la aceptación generalizada de que su manipulación genética es absolutamente necesaria, el número de especies de microalgas modificadas genéticamente de forma estable y eficiente continúa siendo escaso. En nuestro laboratorio hemos diseñado construcciones genéticas específicas que permiten la expresión robusta y estable de genes exógenos en microalgas y las hemos aplicado para obtener microalgas productoras de péptidos antimicrobianos para alimentación acuícola, microalgas que floculen más fácilmente para abaratar su recolección o microalgas con mayor contenido en carotenoides. Además trabajamos para poner a punto la manipulación genética de nuevas especies de alto valor comercial, como microalgas del género Chlorella, ampliamente usada como complemento dietético o Dunaliella, que es la principal fuente comercial de β-caroteno natural.

 

Figura Rosa Leon

 Figura. Producción de β-caroteno por la microalga Dunaliella salina cultivada en condiciones normales (A) y en condiciones de estrés (B).

 

REFERENCIAS

1. http://www.fao.org/documents/card/en/c/33b19791-8071-5156-8f63-0a50603cbe00/
2. http://www.algaebase.org/
3. http://www.fao.org/3/a-i1704e.pdf
4. León, R., Galván A and Fernández, E. Transgenic microalgae as green cell factories. Springer, New York, 2007. ISBN:978-0-387-75531-1 1
5. http://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC85709/final%20version%20online%20ipts%20jrc%2085709.pdf

 

 

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