Un laboratorio israelí ha conseguido dos prestigiosas subvenciones por un total de cuatro millones de euros en los últimos dos meses para ayudar a avanzar en la investigación innovadora sobre la forma en que los microbios podrían utilizarse para reducir los daños de la humanidad al planeta.
Los microbios, entre los que se incluyen las bacterias y los hongos, se consideraban antes principalmente como vectores de enfermedades; hoy en día, se les aprecia como los últimos alquimistas y héroes no reconocidos de la naturaleza.
El profesor Itzik Mizrahi, del Laboratorio Mizrahi del Departamento de Ciencias de la Vida de la Universidad Ben Gurión del Néguev, en el sur de Israel, estudia la forma en que los microbios interactúan con su entorno e influyen en él. Puede tratarse del suelo o del estómago de los animales, incluidos los seres humanos.
Su objetivo es crear comunidades de microbios para reducir el metano que calienta el clima, así como crear energía y tratar los residuos de manera más sostenible.
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A principios de este mes, su propuesta fue una de las dos de 14 presentadas por siete instituciones de investigación israelíes para asegurar la financiación del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania. El ministerio, que busca fortalecer la cooperación germano-israelí en materia de investigación, le otorgó una subvención de cinco años de 1,5 millones de euros. Su contraparte alemana será el profesor William F. Martin, de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf.
Una suma adicional de 2,5 millones de euros en cinco años comenzará en 2021 en forma de una subvención consolidada del Consejo Europeo de Investigación. El ERC, que otorgó a Mizrahi una subvención de inicio de 1,5 millones de euros en 2015, se centra en estudios que se espera que rompan los límites del conocimiento científico.
Los microbios son los seres vivos, invisibles a simple vista, que desaparecen nuestros residuos, tanto en el interior como en la superficie de nuestros cuerpos y en el mundo natural en general. Producen enzimas que reciclan los desechos (desde las células muertas de la piel en nuestras manos hasta los troncos de árboles caídos en los bosques) descomponiéndolos en sus partes químicas constituyentes. En el ciclo de la naturaleza, éstas pueden ser reutilizadas para crear y mantener nueva vida.
Los microbios también son actores clave en otros procesos naturales, como el ciclo del carbono, en el cual el carbono se mueve desde la atmósfera hacia los organismos (piense en los dientes y los huesos) y baja al suelo o al lecho marino, antes de volver a entrar en la atmósfera. Son capaces de transformar el nitrógeno atmosférico en una forma química que las plantas pueden absorber (y que los animales, como nosotros, pueden comer). Desde fortalecer el sistema inmunológico hasta ayudar a las nubes a dejar caer la lluvia o la nieve, los microbios parecen estar ocupados en todas partes.
Ya se sabe mucho sobre el proceso de la fotosíntesis, que permite a las plantas crecer. Se sabe mucho menos sobre la forma en que las plantas, y específicamente la celulosa que contienen, son descompuestas por los microbios cuando las plantas mueren.
Desvelar los secretos del funcionamiento de estos pequeños trabajadores puede abrir nuevas posibilidades para usarlos, adaptarlos y diseñarlos para realizar una variedad de tareas sostenibles.
Mizrahi ya ha establecido que los microbios, como los animales, funcionan en ciertas jerarquías. Si bien las especies de microbios podrían variar entre hábitats, las estructuras de las comunidades microbianas siempre son las mismas, dice, ya sea que trabajen en el suelo, el sistema digestivo humano o el rumen, esa parte del estómago en las vacas, las ovejas y las cabras donde los microbios descomponen los alimentos.
En estudios anteriores, el grupo Mizrahi encontró que los microbios en el rumen de una vaca no solo afectan la cantidad de metano que liberan los animales, sino también la cantidad y calidad de su leche.
Con el fin de aprender más, Mizrahi se asoció con el científico de animales John Wallace de la Universidad de Aberdeen, Escocia, para examinar tanto los microbios como los genomas de 1.000 vacas lecheras de diferentes razas, en cuatro países.
Descubrieron que 39 especies de microbios responsables de la reducción del metano y de la mejora de la leche vivían en vacas con un perfil genético particular.
El próximo desafío será diseñar el ganado con la composición genética precisa necesaria para albergar los microbios beneficiosos.
En otro proyecto, Mizrahi se unió a científicos de Ecuador, Alemania y Estados Unidos para examinar los microbios intestinales que ayudan a algunas iguanas marinas de las Islas Galápagos a evitar la inanición durante los eventos de El Niño.
Durante El Niño, que actualmente ocurre cada dos o siete años y cuya frecuencia se espera que aumente con el calentamiento global, las frías aguas ricas en nutrientes que normalmente sostienen la dieta de las iguanas de algas rojas y verdes se calientan, causando la invasión de una especie de algas marrones que reemplaza a las rojas y verdes. Alrededor del 80-90 por ciento de las iguanas pueden perecer porque carecen de los microbios intestinales para digerir este invasor marrón.
Microbios a medida
Mizrahi está trabajando ahora en el desarrollo de las reglas para la ingeniería de las comunidades microbianas que pueden ser utilizadas para diferentes propósitos. Debido a sus microbios, los animales rumiantes liberan unos 100 millones de toneladas de metano de calentamiento global a la atmósfera cada año. Añadir la mezcla microbiana adecuada al alimento del ganado en países como China, donde la industria lechera está floreciendo, podría, por ejemplo, contribuir a una importante caída en la producción mundial de metano.
También en el horizonte está la ingeniería de microbios y comunidades microbianas para descomponer y convertir más eficientemente la materia vegetal en biocombustibles de carbono neutral como el etanol.
“Esperamos que podamos utilizar estos fondos para hacer realmente un cambio aprovechando las actividades microbianas para beneficiar a la humanidad y disminuir su impacto perjudicial en nuestro planeta”, dijo Mizrahi.