La biomasa de las plantas contiene un considerable poder calorífico, pero la mayoría forma paredes robustas, una ventaja evolutiva poco apetecible que ayudó a los pastos a sobrevivir a los forrajeadores herbívoros y prosperar durante más de 60 millones de años.
El problema es que esta robustez los hace aún menos digeribles en el rumen de las vacas y las ovejas y difíciles de procesar en las refinerías de bioenergía para el combustible de etanol. Hasta ahora, con el descubrimiento de un gen que controla esa solidez.
Un equipo multinacional de investigadores del Reino Unido, Brasil y los Estados Unidos ha identificado un gen involucrado en la rigidez de las paredes celulares cuya supresión aumentó la liberación de azúcares hasta en un 60%. Sus hallazgos se publicaron en la revista New Phytologist.
«El impacto es potencialmente global ya que cada país usa cultivos de pasto para alimentar animales y varias plantas de biocombustibles en todo el mundo usan esta materia prima», dice Rowan Mitchell, biólogo de plantas del Rothamsted Research y co-líder del equipo.
«Solo en Brasil, los mercados potenciales para esta tecnología se valoraron el año pasado en 400 millones de dólares para biocombustibles 61 millones de dólares para ganado forrajero», dice Hugo Molinari, Investigador Principal del Laboratorio de Genética y Biotecnología de Embrapa Agroenergía, parte de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa) y el otro co-líder del equipo.
Cada año se producen miles de millones de toneladas de biomasa de cultivos de pastos, señala Mitchell, y un rasgo clave es su digestibilidad, que determina qué tan económico es producir biocombustibles y qué tan nutritivo es para los animales. El aumento de la rigidez de la pared celular, o ferulización, reduce la digestibilidad.
«Identificamos los genes específicos de la hierba como candidatos para controlar la ferulización de la pared celular hace 10 años, pero ha resultado muy difícil demostrar este papel, aunque muchos laboratorios lo han intentado», dice Mitchell. «Ahora proporcionamos la primera evidencia sólida de uno de estos genes».
En las plantas genéticamente modificadas del equipo, un transgén suprime el gen endógeno (propio del pasto convencional) responsable de la ferulización en alrededor del 20% de su actividad normal. De esta forma, la biomasa producida está menos ferulizada (o menos rígida) de lo que sería en una planta no modificada.
«La supresión no tiene un efecto obvio en la producción de biomasa de la planta o en la aparición de plantas transgénicas con ferulización más baja», señala Mitchell. «Científicamente, ahora queremos descubrir cómo el gen controla la ferulización. De esta forma, podemos ver si podemos hacer que el proceso sea aún más eficiente».
Los hallazgos son indudablemente una bendición en Brasil, donde una floreciente industria de la bioenergía produce etanol a partir de los restos no alimentarios de otros cultivos de gramíneas, como el rastrojo de maíz y residuos de caña de azúcar, y de variedades de caña de azúcar cultivadas directamente para producción de bioetanol. El aumento de la eficiencia de la producción de bioetanol ayudará a reemplazar el uso de combustible fósil y a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
«Económica y ambientalmente, nuestra industria ganadera se beneficiará de una alimentación más eficiente y nuestra industria de biocombustibles se beneficiará de biomasa que necesita menos enzimas artificiales para descomponerla durante el proceso de hidrólisis», señala Molinari.
Para John Ralph, coautor y pionero de campo, el descubrimiento ha sido difícil de conseguir y ya hace tiempo que está pendiente. «Varios grupos de investigación tenían el gen/proteína de ferulización inminentemente», y eso fue hace unos 20 años «, señala el Profesor de Bioquímica en la Universidad de Wisconsin-Madison y en el Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos del Departamento de Energía.
«Nuestro grupo ha estado interesado, desde principios de la década de 1990, en la unión cruzada de férulas en las paredes celulares de las plantas y desarrolló los métodos de RMN que fueron útiles en esta caracterización», señala Ralph. «Este ha sido difícil de descubrir».