El camuflaje de los pulpos es una de las habilidades más estudiadas del reino animal. Ahora inspiró a científicos para llevar adelante un avance en biotecnología que podría transformar la producción de materiales sostenibles.
Los autores son investigadores de la Institución Scripps de Oceanografía en la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos.
Lograron desarrollar un método para fabricar grandes cantidades de xantomatina, el pigmento natural responsable del mimetismo de animales cefalópodos como los pulpos.
Para hacerlo, emplearon bacterias modificadas, según detallaron en su estudio en la revista Nature Biotechnology.
Los resultados representan la posibilidad de poner en marcha una alternativa eficiente y ecológica frente a los procesos tradicionales, según los expertos.
La xantomatina permite a pulpos, calamares y sepias modificar el color de su piel para confundirse con el entorno, una estrategia de supervivencia que ha fascinado tanto a la ciencia como a sectores industriales.
Además de su función en los cefalópodos, este pigmento se encuentra en insectos, donde aporta los tonos anaranjados y amarillos de las alas de las mariposas monarca y los rojos intensos de libélulas y moscas.
Sin embargo, la obtención de xantomatina ha sido históricamente limitada: extraerla de animales no es viable a gran escala y los métodos químicos convencionales ofrecen rendimientos muy bajos, lo que ha dificultado su estudio y aplicación.
El equipo dirigido por Bradley Moore junto a colaboradores internacionales como Adam Feist del Centro para la Biosostenibilidad de la Fundación Novo Nordisk en Dinamarca, ha superado este obstáculo mediante una estrategia de ingeniería bacteriana.
Los investigadores diseñaron un “bucle de biosíntesis acoplada al crecimiento”, un sistema en el que la supervivencia de la bacteria depende de su capacidad para producir xantomatina y ácido fórmico, un compuesto químico orgánico.
Por cada molécula de pigmento generada, la célula produce una de ácido fórmico, que a su vez alimenta su crecimiento, estableciendo así un ciclo autosuficiente que impulsa la producción del pigmento.
Leah Bushin, autora principal del estudio y actualmente en Stanford, explicó que idearon una forma de inducir a las bacterias a fabricar más del material necesario.
El proceso comenzó con una célula bacteriana modificada genéticamente, incapaz de sobrevivir sin sintetizar ambos compuestos.
Para optimizar el rendimiento, el equipo empleó robots y herramientas bioinformáticas desarrolladas por el grupo de Feist, lo que permitió identificar mutaciones genéticas clave y evolucionar las bacterias para que fabricaran el pigmento a partir de una sola fuente de nutrientes.
El resultado fue un aumento de hasta 1.000 veces en la producción respecto a los métodos tradicionales, pasando de apenas cinco miligramos por litro a entre uno y tres gramos por litro.
Este avance resuelve un problema de suministro y abre la puerta a aplicaciones industriales de la xantomatina en sectores como la electrónica, la cosmética, los recubrimientos térmicos, las pinturas y los sensores ambientales.
Actualmente existe interés tanto del Departamento de Defensa de Estados Unidos, que explora las capacidades de camuflaje del pigmento, como de empresas de cosméticos interesadas en su uso en protectores solares naturales.
Otras industrias consideran su potencial en pinturas que cambian de color y sensores para el monitoreo ambiental.
Adam Feist destacó que este proyecto “ofrece una visión de un futuro donde la biología permite la producción sostenible de compuestos y materiales valiosos mediante automatización avanzada, integración de datos y diseño computacional”.
Por su parte, Moore subrayó que “este pigmento natural es lo que da a un pulpo o calamar su capacidad de camuflaje, una superpotencia fantástica, y nuestro logro para avanzar en la producción de este material es solo la punta del iceberg”.
De cara al futuro, los investigadores consideran que este enfoque biotecnológico, inspirado en la naturaleza y no invasivo, podría transformar la manera en que se fabrican materiales para una población mundial en crecimiento.
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