Estos organismos producen una gran parte del oxígeno de la Tierra
Investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) han desarrollado una nueva forma de identificar cambios genéticos que ayudan a los pequeños microbios productores de oxígeno a sobrevivir en ambientes extremos.
Los hallazgos describen un nuevo enfoque experimental para averiguar cómo los microbios y otros tipos de células, incluidas las células humanas, responden y se adaptan al estrés ambiental.
Su investigación también ayudará a los científicos a diseñar cepas sintéticas de microbios de crecimiento más rápido que podrían usarse para desarrollar nuevos combustibles, productos químicos y materiales bioderivados.
El grupo multidisciplinario de ingenieros y bioquímicos utilizó un sistema de silenciamiento génico llamado interferencia CRISPR (CRISPRi) para inhibir la actividad de todos los genes del genoma de Synechococcus sp. PCC 7002, una especie de cianobacteria oceánica. Las cianobacterias realizan la fotosíntesis, de forma similar a las plantas.
"Dado que estos organismos producen una gran parte del oxígeno de la Tierra, es fundamental comprender cómo responden al cambio climático", afirmó Andrew Hren, estudiante de doctorado del Grupo Fox y primer autor del artículo.
Imagen derecha: Las pantallas CRISPRi de alta densidad revelan diversas rutas para mejorar la aclimatación en cianobacterias. Crédito: Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2412625122
El equipo exploró cómo respondían las cianobacterias a diferentes condiciones de luz y temperatura en distintas profundidades oceánicas. Descubrieron que pequeños cambios en la activación o desactivación de ciertos genes pueden ayudar a las células a adaptarse mejor a condiciones ambientales extremas como el calor, el frío o la sequía.
"Nuestro trabajo muestra cómo pequeños cambios genéticos pueden producir grandes mejoras en la aptitud cuando empujamos a los microbios al límite de su zona de confort", dijo Jerome Fox, profesor asociado de ingeniería química y biológica en la Universidad de Colorado en Boulder y coautor principal del estudio junto con Carrie Eckert en el ORNL, ex investigadora científica sénior del Instituto de Energía Renovable y Sostenible (RASEI).
"Nuestros hallazgos también resaltan el valor de usar CRISPRi para reducir la actividad de los genes, pero no desactivarla, ya que los ajustes intermedios tendían a proporcionar la mayor ventaja de supervivencia en condiciones extremas".
El trabajo fue inspirado por el fallecido Jeff Cameron, profesor asociado del Departamento de Bioquímica y miembro de RASEI, dijo Fox.
"El entusiasmo de Jeff por las cianobacterias era contagioso", añadió Fox. "Nos enseñó todo lo que sabemos y fue un recurso fundamental en el diseño experimental".
Los investigadores planean seguir estudiando las cianobacterias para comprender mejor cómo los microbios absorben la luz y la convierten en energía para desarrollar nuevas tecnologías, como microbios diseñados que produzcan sustancias químicas renovables y otros productos útiles.
La investigación ha sido publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences: High-density CRISPRi screens reveal diverse routes to improved acclimation in cyanobacteria
