El Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG, centro mixto del CSIC y la Universidad de Salamanca) acaba de incorporar al biólogo zamorano Álvaro Sánchez, que está montando un nuevo grupo de investigación para desarrollar un proyecto financiado con una prestigiosa beca Consolidator Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC), el primero de este tipo en Castilla y León. Su objetivo será estudiar las comunidades microbianas, es decir, agrupaciones de bacterias y otros microorganismos con infinidad de aplicaciones en el campo de la biotecnología.
Para optimizar el funcionamiento de estas comunidades microbianas “podemos utilizar la selección artificial, como tradicionalmente se ha hecho para la mejora de animales y plantas, adaptándola a los microorganismos”, explica el investigador en declaraciones a DiCYT. Sin embargo, la propuesta que ha obtenido la financiación de la Unión Europea, con dos millones de euros para los próximos cinco años, consiste en desarrollar un sistema que permita automatizar la mejor opción posible para cada proceso.
Los científicos que trabajan en este campo se enfrentan al “dilema del entrenador”, según Sánchez. “Si quiero producir un compuesto para favorecer el crecimiento de una planta u obtener una vitamina y dispongo de una colección de 100 bacterias, ¿cuáles debería poner en el biorreactor si quiero lograr el mejor resultado?”, se pregunta. En el fondo, es la misma cuestión que se plantea un técnico deportivo cuando analiza qué jugadores le darán el mejor rendimiento. En este caso, “el número de posibilidades es tan grande que no se puede probar una por una, así que nuestro objetivo es disponer de una herramienta para decidir qué es lo mejor que puedes hacer”.
Para explicarlo mejor, pone un ejemplo concreto. “En Brasil hemos trabajado con científicos que producían etanol gracias a la levadura Saccharomyces cerevisiae, con la que se obtiene este producto a partir de caña de azúcar”, comenta. Sin embargo, en ese proceso también hay bacterias y los investigadores pensaban que debían eliminarlas porque competían con las levaduras y restaban eficiencia. Sin embargo, “nosotros encontramos que algunas de estas bacterias estaban ayudando en el proceso, ya que producen nutrientes que ayudan a las levaduras a crecer”, añade. En este tipo de industrias, elevar la producción, aunque solo sea un 5%, puede resultar determinante para que un proceso biotecnológico resulte viable comercialmente.
Por eso, a través del proyecto europeo, el nuevo grupo del IBFG pretende “proporcionar unas herramientas matemáticas cuantitativas que permitan a la biotecnología microbiana ser capaz de optimizar procesos de manera racional y cuantitativa, que no sea simplemente prueba y error, sino que esté fundamentado en las matemáticas”. El resultado final, que se pondrá a disposición de la comunidad científica, será un sistema informático que permitirá que cualquier investigador pueda introducir sus datos y obtener una respuesta.
Teoría y aplicaciones
En el proceso de desarrollo, el equipo de Álvaro Sánchez, que ya cuenta con tres personas e incorporará próximamente a cuatro más, se dedica a desarrollar tanto experimentos de laboratorio como la teoría que los sustentan. “En biología cada vez tiene más importancia la teoría en sí misma”, afirma, “es lo que ocurre en la biología de la evolución, rama de la que yo procedo: contamos con una base matemática que nos permite hacer predicciones, por ejemplo, acerca de las cepas de gripe que van a circular este año y, por lo tanto, producir las vacunas”. Sin embargo, hasta ahora en el campo de la ecología este tipo de herramientas no se han utilizado en la misma medida, y ese es el vacío que puede empezar a llenar este proyecto.
Al mismo tiempo, desarrollan proyectos totalmente aplicados. Uno de ellos consiste en diseñar las levaduras del proceso de fermentación del vino, en colaboración con el grupo de Nacho Belda en la Universidad Complutense. “Tenemos que encontrar combinaciones de levaduras que ya existen naturalmente y que ayudarían a fermentar más rápido, más lento o a producir compuestos de distinto tipo”, explica. En definitiva, el objetivo es producir caldos de una manera más eficaz y con distintas condiciones de temperatura o de pH para obtener las características deseadas.
Resistencias bacterianas
En el campo biomédico, el investigador del IBFG, mantiene el contacto con su anterior instituto, el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) de Madrid, para aplicar esta línea de investigación al grave problema de las resistencias bacterianas. “En colaboración con el grupo liderado por Álvaro San Millán, líder internacional en este campo, estudiamos interacciones entre plásmidos que pueden ser relevantes para la resistencia a los antibióticos. Independientemente, estamos empezando a estudiar cómo estimular la producción de nuevos antibióticos en bacterias e incluso cómo generar grupos de microorganismos que sean capaces de excluir de un hábitat a una bacteria patógena”, comenta.
“Trabajar con sistemas experimentales muy distintos nos ayuda a desarrollar las herramientas teóricas y comprobar que funcionan de manera transversal”, asegura. En ese sentido, el nuevo grupo del IBFG está dispuesto a admitir a investigadores que vayan a desarrollar sus tesis doctorales en sistemas muy diversos y, además, está abierto a todo tipo de colaboraciones con investigadores y empresas. Una de las ventajas de su sistema es que no es necesario conocer la secuencia de los microorganismos, basta con analizar sus interacciones y “emergen los datos matemáticamente”.
Álvaro Sánchez es un zamorano criado en Salamanca y, tras pasar gran parte de su carrera en Estados Unidos y regresar a España de la mano del CNB-CSIC, vuelve ahora a su tierra ilusionado con un gran proyecto y con un centro de investigación que, asegura, le ha proporcionado todas las facilidades para llevarlo a cabo.