El Premio Nobel de Química 2017

La Real Academia Sueca de Ciencias ha decidido otorgar el Premio Nobel de Química 2017 a

Jacques Dubochet

Universidad de Lausana, Suiza

Joachim Frank

Columbia University, Nueva York, EE.UU.

Richard Henderson

MRC Laboratorio de Biología Molecular, Cambridge, Reino Unido

"para el desarrollo de microscopía cryoelectrónica para la determinación de estructuras de alta resolución de biomoléculas en solución"

Anuncio del Premio Nobel de Química 2017

Tecnología de microscopio fresco revoluciona la bioquímica

Pronto podremos tener imágenes detalladas de las complejas maquinarias de la vida en resolución atómica.

El Premio Nobel de Química 2017 se otorga a Jacques Dubochet, Joachim Frank y Richard Henderson por el desarrollo de la microscopía cryoelectrónica, que simplifica y mejora la obtención de imágenes de biomoléculas.

Este método ha llevado la bioquímica a una nueva era.

Una imagen es una clave para entender.

Los descubrimientos científicos a menudo se basan en la visualización exitosa de objetos invisibles al ojo humano.

Sin embargo, los mapas bioquímicos se han llenado de espacio en blanco porque la tecnología disponible ha tenido dificultades para generar imágenes de gran parte de la maquinaria molecular de la vida.

La microscopia de electrones crioicos cambia todo esto.

Los investigadores ahora pueden congelar las biomoléculas a medio movimiento y visualizar procesos que nunca antes habían visto, lo que es decisivo tanto para la comprensión básica de la química de la vida como para el desarrollo de productos farmacéuticos.

© Martin Högbom / La Real Academia Sueca de Ciencias

Durante mucho tiempo se creyó que los microscopios de electrones eran adecuados para la obtención de imágenes de materia muerta, porque el poderoso haz de electrones destruye el material biológico.

Pero en 1990, Richard Henderson logró utilizar un microscopio electrónico para generar una imagen tridimensional de una proteína a resolución atómica.

Este avance demostró el potencial de la tecnología.

Joachim Frank hizo que la tecnología fuera aplicable en general.

Entre 1975 y 1986 desarrolló un método de procesamiento de imágenes en el que las imágenes twodimensionales difusas del microscopio electrónico se analizan y se fusionan para revelar una estructura tridimensional aguda.

2017 Laureado de Química Joachim Frank hizo la tecnología para retratar 

biomoléculas en 3D a nivel atómico generalmente aplicable.

© Johan Jarnestad / La Real Academia Sueca de Ciencias

Jacques Dubochet añadió agua a la microscopía electrónica.

El agua líquida se evapora en el vacío del microscopio electrónico, lo que hace que las biomoléculas se derrumben.

A principios de los años ochenta,

Dubochet consiguió vitrificar el agua: enfrió el agua tan rápidamente que se solidificó en su forma líquida alrededor de una muestra biológica, permitiendo que las biomoléculas conservasen su forma natural incluso en el vacío.

structuras atómicas de a) complejo proteico que gobierna el ritmo circadiano 

b) sensor de presión del tipo que nos permite oír c) virus Zika

© Johan Jarnestad / La Real Academia Sueca de Ciencias

Después de estos descubrimientos, todas las tuercas y tornillos del microscopio electrónico han sido optimizados.

La resolución atómica deseada se alcanzó en 2013, y los investigadores ahora pueden producir rutinariamente estructuras tridimensionales de biomoléculas.

En los últimos años, la literatura científica se ha llenado de imágenes de todo, desde proteínas que causan resistencia a los antibióticos, hasta la superficie del virus Zika.

La bioquímica se enfrenta ahora a un desarrollo explosivo y está preparada para un futuro emocionante.

El Cryo-EM permite retratar biomoléculas después de congelarlas muy rápidamente 

(método de vitrificación) para preservar su forma natural.

© Johan Jarnestad / La Real Academia Sueca de Ciencias

Lea más sobre el premio de este año

Información Popular

Antecedentes Científicos


Jacques Dubochet, nacido en 1942 en Aigle, Suiza.

Doctor en Filosofía. 1973, Universidad de Ginebra y Universidad de Basilea, Suiza. Profesor Honorario de Biofísica, Universidad de Lausana, Suiza.

www.unil.ch/dee/en/home/menuinst/people/honorary-professors/prof-jacques-dubochet.html

Joachim Frank, nacido en 1940 en Siegen, Alemania.

Doctor en Filosofía. 1970, Universidad Técnica de Munich, Alemania. Profesor de Bioquímica y Biofísica Molecular y de Ciencias Biológicas, Universidad de Columbia, Nueva York, EE.UU.

http://franklab.cpmc.columbia.edu/franklab/

Richard Henderson, nacido en 1945 en Edimburgo, Escocia.

Doctor en Filosofía. 1969, Universidad de Cambridge, Reino Unido. Líder del Programa, MRC Laboratorio de Biología Molecular, Cambridge, Reino Unido.

www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/groups/rh15/

Importe del premio: 9 millones de coronas suecas, para ser repartidas equitativamente entre los galardonados.

nobelprize.org/

inngeniar

Más humedad ambiente para tener una atmósfera más limpia

En la cámara de simulación atmosférica se reprodujeron las condiciones 

para determinar la velocidad de degradación del metanol. 

Foto: Maximiliano Di Pietro para CCT Córdoba.

Científicos cordobeses descubren que la humedad ambiente disminuye hasta un 60 por ciento el tiempo de degradación del metanol, uno de los principales contaminantes de la atmósfera

El metanol es un alcohol que se utiliza principalmente como combustible y en procesos industriales.

Cuando es liberado a la atmósfera actúa como contaminante que no sólo es perjudicial para la salud humana sino que en su proceso de degradación produce contaminantes secundarios y culmina generando dióxido de carbono, uno de los gases de efecto invernadero más importantes, una consecuencia que preocupa tanto a ecólogos como a gobiernos de todo el mundo.

El grupo liderado por Gustavo Pino, investigador independiente del CONICET en el Instituto de Investigaciones en Físico-Química de Córdoba (INFIQC, CONICET-UNC) encontró que la humedad ambiente favorece la degradación química del metanol en la atmósfera por parte del radical OH•, que se conoce como el detergente de la atmósfera por ser el principal responsable de la degradación de la mayoría de los contaminantes del aire.

Los números hablan por sí solos.

Mientras que en un ambiente seco, con 0 por ciento de humedad, este alcohol perdura entre 9 y 13 días, con una humedad del 100 por ciento, como en los trópicos o días muy húmedos, la duración se reduce a un período de entre 3 y 5 días.

Los resultados fueron publicados en la prestigiosa revista Angewandte Chemie International Edition.

El metanol es el alcohol más importante en términos de contaminación debido a su abundancia, pero todos los alcoholes son contaminantes.

La vida que tienen esos compuestos es muy relevante para entender el comportamiento de la atmósfera y disminuir las consecuencias de la contaminación.

Las muestras obtenidas en la cámara 

a lo largo del tiempo fueron sometidas a diferentes análisis químicos. 

Foto: Maximiliano Di Pietro para CCT Córdoba.

“Si un gas se descompone inmediatamente su impacto será local mientras que si dura más puede tener efectos a nivel global.

Eso fue lo que pasó en las décadas del ‘70 y ‘80 con los freones que se emitían: vivían muchísimo tiempo y lograban sobrevivir hasta llegar a la estratósfera, que es una región más alta de la atmósfera donde se encuentra la capa de ozono.

Allí se descomponían por el efecto de la luz solar y reaccionaban con dicha capa, produciendo el conocido agujero.

Sólo a partir del conocimiento científico pudieron aplicarse políticas mundiales para prohibir su uso y comenzar a reparar ese daño”, asegura Pino, quien además se desempeña en el Departamento de Fisicoquímica de la Facultad de Ciencias Químicas y del Centro Láser de Ciencias Moleculares de la Universidad Nacional de Córdoba.

Por un lado existe la teoría: cada reacción química ocurre a una velocidad característica que es influida por la temperatura ambiente. Esto permite calcular y predecir a qué velocidad se degrada un compuesto y qué concentración debería haber en la atmósfera de acuerdo al nivel de emisión.

Sin embargo los monitoreos que se realizan a nivel global mostraban sistemáticamente una inconsistencia en cuanto a la concentración de metanol: en los trópicos la concentración era mucho menor que la que predecían los cálculos.

“En base a nuestros estudios proponemos que esta variación tiene que ver con que el metanol se degrada más rápidamente cuando hay mucha humedad, mientras que la velocidad que se está utilizando en los cálculos tiene como referencia a una atmósfera más seca.

Si esa velocidad aumenta con la presencia del agua, al momento de medirlo se va a haber degradado más de lo que se esperaba y la concentración va a ser menor.

Los trópicos son justamente donde mayor humedad hay.

Entonces nosotros creemos que introduciendo esa dependencia de la velocidad con la humedad, se va a lograr una mejor en el modelo teórico, en cuanto a la predicción de las concentraciones reales de metanol en las diferentes regiones del planeta”, describe Pino.

Las simulaciones demostraron que la humedad aumenta la velocidad de degradación del metanol. Foto: Maximiliano Di Pietro para CCT Córdoba.

La novedad

Desde hace mucho tiempo se viene pensando que el agua puede jugar algún rol en estas reacciones químicas porque tanto este compuesto como los alcoholes y el radical OH• tienen átomos de oxígeno e hidrógeno que pueden interaccionar y hacer que cambien las velocidades a las cuales esas reacciones ocurren.

“Sin embargo, hasta el momento, las pruebas en laboratorio indicaban que ese efecto se producía sólo por debajo de los -100 grados centígrados, que es una temperatura que no existe en la atmósfera terrestre, ni siquiera en los polos.

Entonces si bien se había informado que existía ese efecto no tenía implicancias reales a nivel atmosférico”, describe el científico.

El investigador asegura que la imposibilidad de los estudios anteriores de detectar la influencia del agua en estos procesos tiene que ver con que las pruebas se realizaban con una humedad de entre 0 y 50 por ciento de humedad ambiente, que es un intervalo en donde la velocidad no varía significativamente.

“Nosotros hicimos un estudio sistemático, con niveles de humedad más altos donde la dependencia aumenta.

De hecho, la constante de velocidad frente a un 100 por ciento de humedad alcanza valores que superan en un 120 por ciento a los valores correspondientes a una humedad 0”, explica Pino.

Los experimentos se llevaron a cabo usando cámaras de simulación atmosférica con aire, al que se le añade compuestos y se irradia con luz, para simular la radiación solar que genera el radical OH•, tal como ocurre en la atmósfera.

Luego los investigadores agregaron metanol en condiciones normales de temperatura y presión y encontraron que la velocidad a la cual este gas es consumido por el radical OH aumenta cuanto mayor es la humedad.

Raúl A. Taccone, Gustavo Pino, Federico Hernández, Rafael Jara Toro. 

Foto: Maximiliano Di Pietro para CCT Córdoba.

“Esta investigación ayuda a conocer mejor la atmósfera, cómo funciona y, en consecuencia, predecir cambios.

Esto permitiría aportar información relevante a los gobiernos y a organizaciones de nivel mundial que les permita tomar decisiones políticas frente a la emisión de gases contaminantes.

El tiempo que un compuesto puede subsistir en la atmósfera, y qué otros factores intervienen, son datos de suma importancia para tomar ese tipo de decisiones”, concluye el investigador.

Por Mariela López Cordero. CCT Córdoba.

Sobre investigación

– Rafael Jara Toro. Becario doctoral. INFIQC.
– Federico J. Hernández. INFIQC.
– Raúl A. Taccone. INFIQC.
– Silvia I. Lane. Investigadora principal (R). INFIQC.
– Gustavo A. Pino. Investigador independiente. INFIQC.

CONICET

inngeniar

Conocer más sobre los orígenes de la vida en el planeta

Microbialitos en la Laguna de Socompa. 

Foto. gentileza investigadora.

El equipo de trabajo que en 2009 halló en la Puna ecosistemas similares a los de la Tierra primitiva ahonda en su investigación desde distintos ángulos y se preocupa por su preservación.

En el año 2009 un equipo a cargo de María Eugenia Farias, investigadora principal del CONICET y directora del Laboratorio de Investigaciones Microbiológicas de Lagunas Andinas dependiente de la Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (LIMLA, PROIMI, CONICET), descubrió la presencia de ecosistemas microbianos, similares a los que aparecieron en la Tierra hace cerca de 3.500 millones de años, en la Laguna de Socompa en la Puna salteña.

Estos ecosistemas están formados por microorganismos que precipitan minerales y forman especies de rocas vivas denominadas microbialitos.

En un ambicioso proyecto de prospeccion que incluye todas las lagunas, salares y volcanes de Argentina Chile y Bolivia se han reportado hasta ahora los mismos ecosistemas en otros treinta humedales del altiplano.

Si bien la Puna no es el único lugar en el mundo en el que se pueden encontrar microbialitos, lo destacado del caso es que su geografía se reproduce condiciones similares a las de la Tierra primitiva en la que estos organismos surgieron hace miles de millones de años: alta radiación ultravioleta, aguas alcalinas y muy saladas, baja presión de oxígeno y alta concentración de arsénico.

Desde entonces Farías y su grupo siguen avanzando con sus investigaciones para comprender mejor el funcionamiento de estos ecosistemas extremos, lo cual brinda información fundamental para entender cómo se desarrollo la vida en el planeta primitivo.

Fueron estas primeras colonias de microorganismos que dominaron el planeta y los que al liberar oxígeno permitieron la formación de la capa de ozono y así el surgimiento de nuevas formas de vida.

Cuando esto ocurrió hace 570 millones de años – lo que marco el comienzo del Período Cámbrico – los microbialitos se retiraron parcialmente por competencia.

Pero volvieron una y otra vez después de que se produjeran extinciones masivas, principalmente por excesiva liberación de dioxido de carbono CO2.

 Microbialitos vistos con microscopía electrónica. 

Foto: gentileza investigadora.

Resistencia al arsénico y obtención de energía

Recientemente realizaron la secuenciación completa del metagenoma de uno de estos ecosistemas en la Laguna de Socompa y los resultados obtenidos fueron publicados en Scientific Reports, una revista del grupo Nature.

“El análisis metagenómico consistió en tomar una roca viva, extraerle todo el ácido desoxirribonucleico (ADN) y secuenciarlo.

Así obtuvimos información sobre la diversidad de organismos presentes en el ecosistema, pero además de cómo resisten al arsénico, soportan virus, antibióticos y toleran la radiación ultravioleta.

En estas rocas se encuentran rastros del ecosistema completo”, explica María Eugenia Farias.

Obtener datos sobre cómo funciona toda la comunidad microbiana a través de una única muestra es posible dado que se trata de sistemas cerrados que viven sólo de la luz, el agua y elementos químicos, como el arsénico, diluidos en ella.

“Lo que más llama la atención al analizar el metagenoma es la importante concentración de genes de resistencia al arsénico.

Este estudio nos permitió reconstruir cómo los microbialitos no sólo resisten a este elemento químico sino que se valen de él para obtener energía”, cuenta Farías.

En algunos de los humedales de la zona de la Puna hay una alta concentración de arsénico por la importante presencia de volcanes en la zona.

“Una de las cosas que tiene la Laguna de Socompa es que hay mucho arsénico, que no está presente en otros lugares donde se pueden encontrar estas comunidades.

Por eso en este trabajo nos centramos en particular en estudiar los genes que se relacionan con este elemente químico y encontramos unos vinculados a su resistencia y otros a la generación de energía”, cuenta Daniel Kurth, investigador asistente del CONICET en LIMLA y primer autor de artículo.

Más allá de lo que ocurre con el arsénico, el análisis metagenómico permite distinguir los diferentes procesos metabólicos –trasformación química de la naturaleza de ciertas sustancias – que tienen lugar dentro de la comunidad y los organismos responsables de llevarlos adelante.

“Estas comunidades cuentan con poco acceso a fuentes de energía externa, entonces dependen de algunos miembros de la comunidad que captan la energía de la luz y la usan para fijar dióxido de carbono y alimentar al resto de la comunidad. Nosotros identificamos a estos productores primarios.

También pudimos reconocer organismos importantes para la comunidad por su contribución a la formación de su estructura, que trabajan en la transformación de sustancias químicas como los sulfatos y carbonatos”, señala Kurth.

Farias destaca además que los datos obtenidos a través de estos estudios van a formar parte del Sistema Nacional de Datos Genómicos (SNDG) del Ministerio Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva, que brinda soporte y apoyo económico a las instituciones del país que trabajen en esta área.

 María Eugenia Farías en la Laguna de Socompa. 

Foto: gentileza investigadora.

Estudios de impacto ambiental y cuidados de las comunidades microbianas

El equipo de LIMLA no sólo busca avanzar en una mayor comprensión de estos ecosistemas presentes en la Puna sino que también se preocupa por su preservación en un contexto de crecimiento de la actividad minera en el área vinculada a litio.

“Al tener la certeza de que estas comunidades están en algunos humedales de la Puna surge la preocupación sobre que se los destruya sin que pueda estudiárselos.

Existen diversos proyectos mineros en Jujuy, Salta y Catamarca que no han incorporado estos ecosistemas en sus líneas de base.

Nosotros estamos intentando que cambien los reglamentos para que los sistemas microbianos sean tenidos en cuenta en las líneas de bases y estudios de impacto ambiental en todo proyecto relacionado con volcanes y humedales en la Puna”, explica Farías.

Las líneas de base están relacionadas con los estudios de impacto ambiental que una empresa minera tiene obligación de hacer en la zona en la que la que va establecer su emprendimiento para generar el menor daño posible.

Hasta ahora las líneas de base tienen en cuenta la flora y la fauna, pero no los sistemas microbianos.

“Es posible que estos sistemas sin haber sido reconocidos ni estudiados puedan sufrir que les pases una topadora por encima”, señala la investigadora, que sin embargo destaca ya hay una empresa catamarqueña que incorporó los ecosistemas a sus líneas de base y llamó a su grupo para que hiciera el relevamiento.

Estudiar los microbialitos desde diferentes dimensiones

El estudio metagenómico no es la única perspectiva desde la que Farías y su grupo buscan conocer más sobre los microbialitos de la Puna. Sólo este mes el equipo publico otros dos trabajos en los que se aborda su análisis desde otros puntos de vista.

En la revista Frontiers in Microbiology presentaron un trabajo en el que se da cuenta de la diversidad de estos sistemas microbianos capa por capa.

Estos ecosistemas se organizan en estratos de arriba hacia abajo.

Los superiores cuentan con la ventaja de tener acceso a oxigeno y luz pero reciben mucha radiación ultravioleta, mientras que los organismos que se ubican más abajo no tienen que soportar tanta radiación ultravioleta, pero les llega una luz con longitud de onda sin tanta energía y necesitan respirar azufre y producir fotosíntesis con él.

“La diversidad microbiana se va ubicando de acuerdo con el acceso a luz, oxígeno y tolerancia a los rayos UV. Nosotros estudiamos esta diversidad capa por capa, lo que nos permite entender mejor el funcionamiento de estos ecosistemas”, añade la investigadora.

Finalmente, en un tercer trabajo publicado en la revista PeerJ, realizado en conjunto con investigadores de otras instituciones del mundo, aislaron un individuo de estas comunidades que habitan los humedales de la Puna (Exiguobacterium chiriqhucha str. N139)y secuenciaron su genoma.

El resultado revelo la capacidad de la especie de desarrollarse en aguas frías y condiciones extremas.

Por Miguel Faigón

Sobre investigación:

Daniel Kurth. Investigador asistente. LIMLA, PROIMI.
Ariel Amadio. Investigador adjunto. INTA.
Omar F. Ordoñez. Investigador asistente. PROIMI.
Virginia H. Albarracín. Investigadora adjunta. PROIMI y UNT.
Wolfgang Gärtner, Max-Planck Institute, Alemania.
María E. Farías. Investigadora principal. PROIMI

CONICET

inngeniar

Bacterias que pueden reemplazar a agroquímicos

Muestreo a campo en la región pampeana. 

Foto: gentileza Nicolás Rascovan.

Un estudio conjunto de investigadores del CONICET y del sector privado busca desarrollar bioinoculantes a partir de los microrganismos que naturalmente conviven con los cultivos.

Los bioinoculantes son microorganismos vivos que se agregan a las semillas o a las plantas de cultivos comerciales para favorecer su crecimiento.

En general, se aplican conjuntamente con otros compuestos que aumentan su permanencia en el ambiente y su adhesión a las semillas.

Entre otros beneficios, los bioinoculantes mejoran la fijación de nitrógeno y la absorción de fósforo, nutrientes esenciales para las plantas, las protegen contra organismos patógenos y aumentan la producción de biomasa vegetal.

Un grupo de científicos del Instituto de Agrobiotecnología de Rosario (INDEAR), liderado por Martín Vázquez, investigador independiente del CONICET, lleva adelante estudios orientados a crear nuevos bioinoculantes a partir de los microrganismos que naturalmente se encuentran en las raíces de los cultivos.

El equipo enfocó su análisis en soja y trigo y describió las bacterias que viven asociadas a sus raíces en una extensa zona de la pampa argentina.

Los resultados del estudio, que se llevó adelante en colaboración con la empresa Rizobacter, fueron publicados recientemente en la revista Scientific Reports.

Gracias al análisis realizado en este estudio, los investigadores pudieron seleccionar una serie de cepas que presentaron características promotoras del crecimiento que fueron testeadas a campo durante dos años.

Las pruebas mostraron un incremento en los rindes, tanto en soja como en trigo, de hasta un 15 por ciento.

Además, según explica Vázquez “estos microrganismos mostraron una capacidad de aumentar el rendimiento en forma selectiva dependiendo del ambiente.

Por ejemplo, las cepas que mejor funcionaron en Pergamino, no necesariamente fueron las más eficaces en Balcarce”.

De esta manera quedó demostrada la interacción de las distintas cepas con el ambiente y el tipo de suelo, lo que permitiría direccionar mejor el tratamiento de acuerdo al tipo de ambiente que se encuentra en cada campo.

Belén Carbonetto, Nicolás Rascovan y Martín Vázquez. 

Foto: CCT Rosario.

El camino hacia nuevos bioinoculantes

“Hoy la variedad de bioinoculantes comerciales es muy limitada, pero se sabe que existe una diversidad muy grande de microorganismos que interactúan con las plantas y que muchos de ellos directa o indirectamente favorecen al crecimiento vegetal”, señala Nicolás Rascovan, quien participó de la investigación como becario del CONICET.

Rascovan sostiene que “si pudiéramos comprender mejor qué organismos interactúan con los cultivos en el campo, identificarlos y cultivar aquellos que aportan un beneficio a las plantas se podrían aplicar para mejorar significativamente la productividad agronómica sin necesidad de depender exclusivamente de los agroquímicos”.

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores tomaron muestras de plantas de soja y trigo en diferentes campos distribuidos a lo largo y ancho de la región pampeana y las estudiaron mediante dos técnicas distintas.

En una de ellas aislaron y cultivaron miles de microorganismos de las raíces de las plantas, y luego los identificaron secuenciando una región específica del ADN de cada uno (el gen de 16S ARNr).

Finalmente, estudiaron sus potenciales capacidades como promotores de crecimiento vegetal o controladores de patógenos vegetales.

La otra metodología permitió estudiar todos los microorganismos presentes en las muestras sin aislarlos y cultivarlos previamente.

Los investigadores extrajeron todo el ADN contenido en las raíces de las plantas, obtuvieron una mezcla del material genético vegetal y de los microorganismos allí se encuentran y analizaron los grupos de bacterias presentes usando secuenciación masiva de ADN.

Según explica Belén Carbonetto, que formó parte del grupo como becaria del CONICET, “esta técnica es ventajosa ya que se obtienen resultados menos sesgados y es muy útil cuando buscamos comparar las comunidades de bacterias presentes en las raíces de cultivos distintos o que viven en diferentes condiciones ambientales”.

Las rizósferas de trigo albergan cientos de microorganismos diferentes que ayudan al crecimiento de la planta y pueden participar en la defensa contra patógenos. 

Foto: gentileza Nicolás Rascovan.

El grupo obtuvo más de 2 mil aislamientos de microrganismos, la mitad proveniente de soja y la otra mitad de trigo.

En mil de ellos analizaron las propiedades promotoras de crecimiento vegetal y de protección contra patógenos.

Casi la mitad arrojaron resultados positivos en al menos una propiedad estudiada, mientras que un 3 por ciento mostró tener todas características que se analizaron.

Finalmente, identificaron un grupo particular de bacterias de alto potencial comercial por ser abundantes y frecuentemente encontradas en los diferentes ambientes bajo estudio, y por presentar todas las características promotoras de crecimiento vegetal testeadas.

“Ahora comprendemos mucho mejor qué tipo de bacterias se asocian a las raíces de cultivos comerciales.

Esto, sin dudas, representa un gran potencial para el desarrollo de nuevas generaciones de bioinoculantes que estén mejor adaptados a cada cultivo en particular y las condiciones del campo y que puedan, por lo tanto, superar muchas de las limitaciones que existen en los bioinoculantes actuales”, concluye Rascovan.

Equipo de investigación:

Indear:

– Martín Vázquez. Investigador independiente del CONICET.
– Belén Carbonetto
– Nicolás Rascovan
– Julieta AlloatiRizobacter:
– Diego Perrig
– Marisa Díaz
– Wilter Canciani
– Matías Abalo
– Gustavo González-Anta
Por Vanesa Bomben. CCT Rosario.

CONICET

inngeniar

Elaboran un aditivo protéico, natural y funcional para alimentos

El desarrollo permitirá agregar valor a subproductos vacunos argentinos, que hoy se exportan —especialmente a países asiáticos— como materia prima.

Con el fin de agregar valor a subproductos vacunos, profesionales del INTI desarrollaron un ingrediente con propiedades espumantes y emulsionantes aplicando procesos enzimáticos.

El nuevo producto podría utilizarse para reemplazar el uso de insumos químicos en la producción de diferentes alimentos.

En los últimos años, Argentina además de consolidarse como uno de los principales países productores de carne vacuna también amplió la exportación de subproductos cárnicos.

Con el objetivo de agregar valor a esta materia prima sobrante del proceso de desposte o separación de piezas del animal, profesionales del INTI desarrollaron un aditivo para alimentos con propiedades espumantes y emulsionantes.

“El trabajo surgió a pedido de la empresa nacional RIS Bionutrición, que se acercó al INTI porque buscaba desarrollar un ingrediente para panificados a partir de un subproducto vacuno.

Desde el Instituto diseñamos un plan de trabajo y sugerimos realizar hidrolizados protéicos funcionales”, detalla Marisa Martínez, jefa del Laboratorio de Farmoquímicos Naturales del Centro de Química del INTI.

Los hidrolizados proteicos son aditivos utilizados ampliamente en la industria de alimentos por sus propiedades nutritivas, saborizantes, espumantes, emulsionantes, entre otras posibilidades.

Su obtención se logra mediante procesos enzimáticos, en este caso a través de proteasas alcalinas, que rompen las proteínas en péptidos y aminoácidos.

“Una vez que recibimos el subproducto cárnico, acondicionamos las muestras para realizar el proceso de hidrólisis enzimática. Luego analizamos su composición y pasamos al proceso enzimático.

Para obtener el producto deseado aplicamos diferentes técnicas separativas determinando las condiciones óptimas (tiempo de hidrólisis, temperatura, pH, velocidad de agitación, porcentaje de relación masa y volumen, condiciones de filtrado, entre otros) para obtener la mayor cantidad de péptidos y aminoácidos”, explican Laura Rodríguez y Ana Rachid, integrantes del equipo de INTI-Química.

La principal dificultad que se presentó para el trabajo fue que la materia prima no era homogénea y “tuvimos que lograr las condiciones para que el producto final tuviera el mismo grado de hidrolisis y así obtener repetibilidad y las mismas propiedades funcionales ante diferentes parámetros”, agregan.

Como resultado la empresa recibió la metodología para realizar el hidrolizado, procesamiento de bajo costo y fácilmente aplicable a las variaciones que pueda tener la materia prima. En este momento, está evaluando las potencialidades para su comercialización.

“Los hidrolizados obtenidos enzimáticamente muestran una potencialidad para su aplicación industrial como aditivo alimenticio por sus propiedades funcionales, aporte nutricional (de péptidos y aminoácidos) y la posibilidad de reemplazar la utilización de ingredientes químicos”, destaca Iván Rousseau de INTI-Mendoza, quien participó en el proyecto y recientemente elaboró otro trabajo similar para transformar subproductos avícolas en insumos para comida balanceada animal.

“A futuro el Instituto prevé avanzar en la incorporación de esta metodología para elaborar otros ingredientes proteicos para alimentación humana, tomando las medidas de seguridad correspondientes”, anticipa.

INTI

inngeniar

Descubren como sobreviven bacterias en ambientes extremos

Restos del Titanic. 

Foto: NOAA / Institute for Exploration/University of Rhode Island or NOAA/IFE/URI.

Un grupo de investigación internacional, en el que participan investigadores argentinos, describió por primera vez los mecanismos que usan estos microorganismos para vivir en las profundidades del mar.

En el fondo del Atlántico Norte, a casi 3.800 metros, reposa gran parte del barco más famoso del mundo, que se hundió en 1912 tras chocar contra un iceberg.

Huelga decirlo: ese gigante que duerme en las profundidades del océano es el Titanic, que a pesar de su apariencia eterna se va desvaneciendo lentamente merced a la acción de microorganismos que no pueden ser vistos por el ojo humano, llamados Halomonas.

La vida microscópica es altamente flexible y puede adaptarse a ambientes extremos –exageradamente fríos o calientes, ácidos o básicos, salados o con alta presión- que serían letales para organismos más complejos.

Estos microorganismos que colonizan paisajes a priori poco compatibles con la vida son conocidos como extremófilos.

Justamente en las aguas saladas, profundas –con una presión trescientas veces más grande que la atmosférica-, heladas y oscuras donde yace el Titanic, se encontró una nueva especie de bacteria a la que bautizaron Halomonas titanicae.

Comprender la adaptación de estos seres a ambientes extremos continúa siendo un reto y reserva un gran potencial biotecnológico –relacionado, por ejemplo, al manejo de residuos y remediación de contaminación-.

En este sentido avanza una reciente publicación en la que participa Víctor Galván, investigador asistente del CONICET en el Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG, CONICET-UNC) de Córdoba, como parte de un grupo internacional.

“Sólo mediante una convergencia de técnicas, de perspectivas y de disciplinas es posible analizar y describir un fenómeno tan complejo como éste”, asegura el científico argentino.

Estas bacterias son capaces de producir una molécula llamada ectoína, que las ayuda a sobrevivir al estrés osmótico que se produce frente a diferencias muy grandes en las concentraciones de sales y presión, a uno y otro lado de la membrana celular.

En particular, el grupo utilizó técnicas neutrónicas avanzadas disponibles en el Instituto Laue-Langevin (ILL, Grenoble, Francia) para entender la naturaleza de la interacción ectoína-agua y ectoína-membrana en el interior de las Halomonas.

En el agua las moléculas se mueven al azar pero mantienen un cierto orden de muy corto alcance entre una molécula y su vecina.

“La molécula de agua tiene un átomo de oxígeno con densidad de carga negativa, unido a dos hidrógenos que tienen densidad de carga positiva, formando un dipolo.

La interacción entre dos moléculas vecinas de agua produce una ligadura conocida como puente hidrógeno.

En nuestro estudio, demostramos experimentalmente que la ectoína debilita esta ligadura.

Ese reacomodamiento en la estructura del agua tiene profundas implicancias en el proceso mediante el cual la célula puede sobrevivir en estos ambientes”, describe Galván.

“Estas bacterias además tienen la particularidad de sacar la energía que necesitan para desarrollarse al transformar el hierro en óxido.

Se estima que son las principales causantes de la actual degradación de la estructura metálica del Titanic y que, para el año 2030, ya lo habrán reducido a una montaña de óxido en polvo”, asegura Galván.

Entonces surge una alerta, ya que Halomonas titanicae fue también identificada como un riesgo potencial para otros objetos que se encuentran en las profundidades de los océanos como, por ejemplo, los pilotes de sustentación de las plataformas petroleras de alta mar.

Víctor Galván. 

Foto: CCT Córdoba.

La técnica

Para estudiar las interacciones entre la ectoína y las moléculas de agua se utilizaron haces de neutrones.

“En el instituto ILL se encuentra la fuente de neutrones más intensa del mundo, donde estas partículas son producidas en un reactor nuclear, y luego son colectadas por guías y dirigidas hacia la muestra.

Las diversas interacciones que sufren los neutrones al colisionar con la materia nos permite obtener información sobre su estructura y su dinámica”, explica el científico.

“Así pudimos ver cómo la presencia de ectoína modifica la estructura del agua a su alrededor, siendo propicia para el desarrollo de las Halomonas y de otros microorganismos extremófilos.

Este tipo de estudio solo puede ser realizado empleando haces de neutrones”, completa el investigador.

En Argentina la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) está desarrollando un nuevo reactor nuclear (RA10) que producirá neutrones para investigación científica, entre otras funciones.

“Estas grandes inversiones en instalaciones de gran envergadura son fundamentales para el avance del conocimiento científico.

En este sentido, la colaboración y la participación de nuestra comunidad científica en proyectos interdisciplinarios y con instituciones de gran envergadura como el ILL es un requisito indispensable para lograr este objetivo.

Finalmente me gustaría agradecer a Gabriel Cuello, nuestro contacto argentino en el ILL, y Giuseppe Zaccai por brindarme la oportunidad de formar parte de esta importante investigación”.



Sobre investigación:

– Giuseppe Zaccai. Institut Laue Langevin – CNRS- CEA-Univ. Grenoble Alpes, Francia.
– Irina Bagyan. Bitop, Alemania.
– Jérôme Combet. Institut Laue Langevin-Institut Charles Sadron, Francia.
– Gabriel J. Cuello. Institut Laue Langevin, Francia.
– Bruno Demé. Institut Laue Langevin, Francia.
– Yann Fichou. CNRS- CEA-Univ. Grenoble Alpes, Francia.
– François-Xavier Gallat. CNRS- CEA-Univ. Grenoble Alpes, Francia.
– Víctor M. Galván Josa. Investigador Asistente. IFEG.
– Susanne von Gronau. Max-Planck-Institute of Biochemistry, Alemania.
– Michael Haertlein. Institut Laue Langevin, Francia.
– Anne Martel. Institut Laue Langevin, Francia.
– Martine Moulin. Institut Laue Langevin, Francia.
– Markus Neumann. Bitop, Alemania.
– Martin Weik. CNRS- CEA-Univ. Grenoble Alpes, Francia.
– Dieter Oesterhelt. Max-Planck-Institute of Biochemistry, Alemania.


Por Mariela López Cordero. CCT Córdoba.

CONICET

inngeniar

La oportunidad del norte - el Litio

En San Salvador de Jujuy se desarrolló el “Quinto Seminario Internacional: Litio en la Región de Sudamérica 2016”.

Organizado por la revista Panorama Minero, debatieron funcionarios del área de minería, empresarios y organismos de investigación y desarrollo.

Por Ignacio Jawtuschenko

Desde Jujuy

Mientras en los mercados internacionales los precios del petróleo, acero y carbón languidecen, sube la demanda de “materias primas tech”, usadas para celulares, electrónicos y autos eléctricos, como grafito, cobalto y el litio, llamado también el oro blanco del siglo XXI.

Según datos del Servicio Geológico de Estados Unidos, en “el triángulo del litio” norte de Argentina y Chile, y sur de Bolivia, se acumula el 49 por ciento de los recursos identificados, y el 62 por ciento de las reservas mundiales confirmadas, es decir las realmente disponibles y económicamente viables con la tecnología actual.

El peso relativo de estos salares es dinámico, varía según se amplían los estudios de exploración y se desarrollan nuevas tecnologías que extraigan el litio de lugares impensados, como rocas y el océano.

Por eso los expositores del “Quinto Seminario Internacional: Litio en la Región de Sudamérica 2016” coincidieron en la idea de “ventana de oportunidad”, dado que el país tiene las mejores chances de capitalizar la actual demanda del litio, que tendría su pico máximo en los próximos cinco años, frente a las dificultades que atraviesan estas explotaciones en Bolivia y Chile, algo que fue señalado por la propia Comisión Chilena del Litio (Cochilco).

“Hay una demanda concreta y Argentina la tiene que aprovechar. Bolivia con el salar de Uyuni no arrancó, y Chile tiene un techo, porque no puede otorgar nuevas concesiones.

Australia es el primer productor mundial, pero allí por ahora su explotación es el doble de cara”, destacó el presidente de la Cámara Minera de Catamarca Luis Manuel Álvarez.

En Catamarca el litio no es novedad, desde hace 19 años produce 12 mil toneladas por año de carbonato en el salar del Hombre Muerto.

Allí avanza un nuevo proyecto, Sal de Vida, de la empresa australiana Galaxy que está en búsqueda de financiamiento.

Con la actividad metalífera casi paralizada, el litio ha sostenido la alicaída inversión minera del 2015 y se mantiene como principal eje en lo que va del 2016.

En Jujuy, considerada la capital nacional de la minería, sus proyectos más emblemáticos atraviesan dificultades:

Compañía Minera Aguilar está reduciendo su personal, y la multinacional canadiense Silver Standard ha decidido cerrar Mina Pirquitas, dedicada a la explotación de plata, estaño y zinc, con impacto en 600 puestos de trabajo directos, 250 originarios de comunidades cercanas.

Y justamente el litio generó el último gran proyecto de la provincia, Sales de Jujuy, que pertenece a la empresa Orocobre, un holding australiano, con participación de la automotriz Toyota y la empresa provincial de energía Jemse.

Comenzó a operar con su planta el año pasado, obtuvo una producción de 427 toneladas de carbonato en diciembre y prevén producir 17.500 toneladas anuales de litio grado batería.

En el encuentro se aclaró que a pesar de esta explosión de crecimiento, el mercado del litio es pequeño en comparación con los otros minerales.

Según Cochilco, el pico de ventas anuales, registrado en 2015 fue de aproximadamente 1200 millones de dólares, mientras que por ejemplo, el hierro supera los 160 mil millones y el oro los 152 mil millones.

El economista Lizardo González director del Centro de Estudios de Comercio Exterior de la Universidad Nacional de Jujuy (Unju), detalló que el carbonato de litio se negocia en torno de los 6000 dólares la toneladas, y pronosticó la posibilidad de alza en los precios de este producto, en los nuevos contratos que suscriban las empresas, dado que no se trata de un commodities.

Daniel Jerez director nacional de promoción minera señaló que “la minería es una actividad que agrega valor donde no hay nada”.

Y explicó que “en estos momentos los precios están subiendo dado que hay un cuello de botella porque a nivel mundial varios proyectos se atrasaron, y la demanda siguió creciendo.

Es uno de los pocos minerales que no ha caído”.

Agregó que “la paradoja es que la demanda del litio es ahora, pero hay que moderar el exceso de expectativas.

Recientemente apareció la tecnología para explotar arcillas y micas litíferas en Australia y México, que son una competencia para nuestros salares.

El riesgo es que perdamos la carrera.

Es un mercado pequeño que admite pocos jugadores.

Lo que debemos hacer es tratar de aprovechar esas ventajas competitivas y radicar inversiones”.

En consonancia, un informe de agosto pasado elaborado por el Centro Interdisciplinario de Estudios en Ciencia y Tecnología (CIECTI), del Ministerio de Ciencia, señala que “a la primacía del litio para baterías se le pronostica una duración de 35 años, pues se prevé que la celda de hidrógeno sea económicamente viable alrededor del 2050”.

Representantes de organismos científicos discutieron también las posibilidades de establecer una industria tecnológica del litio.

Desde el año pasado la Unju, el Conicet y la empresa YTec (brazo tecnológico de YPF) construyen en la localidad de Palpalá el Polo Científico Tecnológico General Savio, apostando al desarrollo de I + D local.

“La cadena de valor del litio, desde la explotación de la salmueras alto andinas, hasta el desarrollo de las baterías, tiene valor si en paralelo se fortalecen grupos de investigación en electroquímica, ambiente, manejo del agua, y aspectos industriales, porque si logramos avanzar tecnológicamente para aprovechar el litio, reuniremos las capacidades para aprovechar también otros recursos que puedan aparecer en 20 años”, señaló Rodolfo Tecchi, rector de la Unju.

Por su parte el geólogo Julio Gómez titular del Segemar, destacó el rol del organismo técnico generador de información geológica y minera: “contamos con dos institutos de investigación con 550 técnicos especializados, apuntamos a consolidar una cartografía que ponga en valor todos nuestros recursos naturales.

Lo que hoy vale, tal vez dentro de 20 años no valga, porque la técnica avanza y no puede esperar.

Nuestro Instituto de Tecnología Minera está trabajando con el INTI buscando nuevas aplicaciones para el litio, que le agreguen más valor”.

ignaciojaw@gmail.com

pagina12.com.ar

inngeniar

cientifico tecnologico

energia innovativa - innovacion jujena

innovador quimico - desarrollos-argentinos - auto innovador

articulacion productiva - desarrollo nacional - transformacion-productiva