https://frosthead.com

Vientre de termitas y biocombustibles

Falk Warnecke miró a través de una lupa montada y tocó suavemente un pequeño montón de insectos. Estaban muertos, congelados y amontonados en un bloque de metal frío como el café molido en una cuchara. Con un par de pinzas de punta fina, agarró a uno de los insectos en la base de su tórax y lo levantó del bloque. Era marrón y apenas más grande que una pestaña. Con una segunda pinza, le pellizcó el extremo del abdomen. Tiró suavemente y lo jaló en dos. Una cuerda brillante y rojiza se deslizó suavemente del exoesqueleto. Warnecke sonrió. "Eso es bueno de las termitas", dijo con un fuerte acento alemán. "Obtienes todo el intestino en una sola pieza".

Warnecke no quiere que la tubería de la termita se rompa y su contenido se mezcle. Le interesan los contenidos. El intestino tiene cámaras bulbosas que están hinchadas con grandes cantidades de microbios que las termitas emplean para descomponer la celulosa de la madera o la hierba que consumen los insectos. Cuando no llama a las termitas "lindos animalitos", se refiere a ellos como "biorreactores que caminan" y considera que sus interiores jugosos son una especie de oro líquido. Por ahora, solo le interesa el bulbo más grande de la cuerda, lo que se conoce como el tercer segmento proctodeal o, en la lengua vernácula de la ecología microbiana, el "barriga del intestino posterior". Este compartimento del tamaño de un microlitro, mucho más grande que las secciones intestinales circundantes y se distingue fácilmente a simple vista, es el hogar de una comunidad distinta de microbios que algunas personas piensan que pueden ayudar a resolver la crisis energética.

Warnecke, investigador del Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía de los Estados Unidos en Walnut Creek, California, ha estado generando mucha atención últimamente por su trabajo con termitas. Los insectos son notablemente eficientes para convertir la celulosa en azúcar, el primer paso para producir combustible a partir de plantas como el pasto o los álamos. Los científicos no pueden competir con las termitas. Pueden romper los enlaces duros de la celulosa en el laboratorio, pero las enzimas que usan son tremendamente costosas. Ahí es donde entra Warnecke. Su investigación muestra a algunas personas salivando ante la perspectiva de sumergirse en el estofado microbiano de las termitas y extraer algunas enzimas que finalmente permitirán producir etanol a partir de celulosa a escala industrial.

Dejando a un lado las pinzas, Warnecke tomó dos agujas largas y apartó las extremidades y el caparazón de la termita. Puso una gota de solución amortiguadora en el intestino para mantenerla húmeda y luego procedió a atacar la panza hinchada del intestino grueso, apuñalando repetidamente el bulbo brillante hasta que su contenido se derramó y se mezcló con el tampón para formar una suspensión de enzimas y fragmentos de celulosa. Con su pipeta, aspiró un poco del "puré" líquido y lo arrojó a un tubo de plástico. Espera identificar las enzimas que degradan la celulosa en el puré, pero primero tiene que averiguar qué bacterias que los habitan en el intestino los producen y cuáles funcionan realmente para digerir la celulosa.

En las mañanas de lunes a viernes, cuando hace buen tiempo, Warnecke va en bicicleta al tren BART y lo lleva desde Berkeley a través de las colinas hasta el exclusivo suburbio de Walnut Creek. En la estación de tren, vuelve a su bicicleta y pedalea un par de millas más allá de los ordenados centros comerciales y las estaciones de servicio hasta el verde campus del Instituto del Genoma Conjunto. El DOE abrió el instituto en 1997 para servir como el centro del Proyecto Genoma Humano, que descifró la secuencia de pares de bases en nuestro ADN. El proyecto terminó en 2003, pero JGI sigue siendo un centro global de secuenciación genómica y trabajo de mapeo. Dentro del laberinto de laboratorios y oficinas del edificio, casi un centenar de máquinas de secuenciación del tamaño de una lavadora tararean, esperando muestras de ADN y ARN enviadas aquí para su análisis por científicos de todo el mundo.

Warnecke, quien obtuvo su doctorado en el Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, ha adquirido una experiencia aún más enrarecida en Walnut Creek. Es parte de una pequeña banda de microbiólogos que han dejado sus placas de agar para un campo relativamente nuevo conocido como metagenómica, que implica analizar el ADN directamente de muestras ambientales, como intestinos de termitas o una cucharada de agua superficial del océano, en lugar de células cultivadas.

Falk Warnecke, investigadora del Departamento de Energía de EE. UU., Estudia termitas con la esperanza de ayudar a resolver la crisis energética (Julia Olmstead) La digestión de termitas de pulpa de madera es objeto de investigación sobre nuevos biocombustibles potenciales (iStockphoto)

"Los microbiólogos probablemente siempre sospecharon que les faltaba algo de diversidad", dijo Warnecke. En los primeros días de la secuenciación del genoma, los científicos cultivaron un solo tipo de microorganismo a la vez, luego extrajeron y secuenciaron el ADN de esas células. Para ellos, chupar una colección aleatoria de microbios directamente del vientre de una termita y esperar secuenciar y clasificar el material genético de cada bacteria individual habría parecido francamente audaz, si no imposible.

Warnecke, quien a los 35 años parece un Vladimir Putin de cara fresca, se considera un explorador en el banco de laboratorio. Lo que eriza los pelos en la parte posterior de su cuello es la búsqueda de enzimas novedosas, una cartografía de territorios nuevos y muy, muy pequeños. "Es como ser la primera persona en ver mariposas", dice.

Cambiando de posición en su taburete de laboratorio, Warnecke comenzó a acostumbrarse al proceso que pasaría el resto del día terminando. Se reajustó las gafas de seguridad y los guantes de látex, recogió otra termita y comenzó el proceso de desmoldeo nuevamente. Esta termita, un corsé de Nasutitermes, era marrón como las otras y tenía un abdomen brillante y acanalado. Su cabeza redonda y sin ojos tenía dos pinzas que sobresalían de la parte superior. Las termitas del género Nasutitermes se alimentan de madera seca seca. Este, antes de que fuera congelado y enviado aquí desde Florida, había sido un trabajador, un miembro de la casta acusado, en parte, de encontrar y procesar celulosa para alimentar a los soldados de un nido y la realeza reproductiva.

Nasutitermes es un género cercano al corazón de Warnecke. Un estudio metagenómico que hizo con el género en 2007 descubrió una gran cantidad de información nueva sobre lo que sucede dentro de los vientres de los insectos. No solo él y sus colegas descubrieron enzimas previamente desconocidas, sino que también confirmaron que en la clase de las llamadas termitas "superiores", las bacterias que viven en el intestino posterior sintetizan esas enzimas, simplemente una especulación antes del estudio de Warnecke. Ese trabajo le valió la primera autoría en un artículo en la prestigiosa revista Nature. Después de eso, surgió una gran cantidad de interés de los medios, solicitudes de conferencias y ahora una subvención de $ 240, 000 del Instituto de Biociencias de Energía, la nueva empresa de biocombustibles de UC Berkeley con BP, para pasar los próximos dos años explorando las tripas de termitas, esta vez con tres diferentes alimentados con pasto especies.

La relación de Warnecke con las termitas tiene la marca de una genial obsesión. En los paseos de fin de semana por Tilden Park en las colinas de Berkeley, Warnecke desliza palos y puñados de basura forestal suave en sus bolsillos. Lleva los escombros de regreso a su departamento y lo rocía en un terrario, hogar de unos cientos de termitas que ha recolectado de la naturaleza de California. Estos insectos no son para separarse, sino simplemente para cuidarlos. "Realmente no sé qué alimentarlos", dijo, "pero creo que están contentos". Warnecke es un obediente curador de lo pequeño; él sirve a pequeños organismos y sus microscópicos mares interiores.

En el laboratorio, Warnecke barrió una pila de trozos de termitas ahora descongelados con la mano y los arrojó a un contenedor de riesgo biológico. Había terminado de destripar su primer set, cincuenta por tubo, y fue a buscar una nueva colección del congelador al otro lado de la habitación. Es violento con ellos, pero su afecto por las termitas es obvio. Sin embargo, el potencial de energía verde de su trabajo deja a Warnecke prácticamente impasible. Felizmente debatirá la viabilidad de los biocombustibles, pero dice que los temas no lo animan.

Abrió el nuevo tubo de termitas y vertió una pequeña pila sobre el bloque de metal. Volaría al día siguiente a Europa para dar una ronda de conversaciones sobre su trabajo con termitas a académicos ansiosos por estar a la vanguardia de la investigación sobre la degradación de la celulosa. "Es bueno tener un aspecto aplicado y espero que sea una contribución útil", dijo Warnecke, aparentemente un poco cansado de toda la emoción. "Pero ante todo estoy interesado en la ciencia básica, la diversidad microbiana y la simbiosis". Luego tomó otra termita y la partió en dos.

Vientre de termitas y biocombustibles