Microbiología industrial
Durante la historia del ser humano hemos domesticado animales y plantas con gran éxito, consiguiendo que estos cubrieran nuestras necesidades de alimentación, vestimenta, refugio y un largo etcétera. Además también nos hemos aprovechado, aunque sin tener tanto conocimiento de los microorganismos que estaban a nuestra disposición, levaduras que fermentan el vino y la cerveza o hacen laudar el pan y bacterias que hacen el yogur o convierten el vino en vinagre. En cualquier caso hemos aprovechado las capacidades de otros seres vivos para mejorar la vida humana. En la actualidad los procesos realizados con microorganismos están mucho mejor estudiados y el uso de sus habilidades se ha podido llevar a nivel industrial.
Productos como suplementos alimenticios, el ácido cítrico, que se usa como conservante alimenticio o la insulina son obtenidos por procesos industriales a partir de microorganismos, algas, levaduras y bacterias, que sintetizan estos compuestos de forma natural o artificial, si el ser humano ha creado transgénicos capaces de crearlos. Otros productos como vacunas y principios activos de medicamentos también se extraen de microorganismos, como la penicilina, que en la actualidad se genera a medias por procesos biológicos y químicos. Puedes leer más sobre cómo se fabrican las vacunas en el artículo que le dedicamos al tema aquí.
Muchos microorganismos que se emplean en la industria se utilizan por su capacidad de síntesis de compuestos. Sin embargo, algunos de ellos solo sintetizan los compuestos de interés bajo ciertas circunstancias ambientales (gracias a su metabolismo secundario), por ejemplo la fermentación solo se da en bajas concentraciones de oxígeno. La mayoría de compuestos de interés no forman parte de las rutas normales de obtención de energía de los organismos. Por ejemplo, la penicilina es un producto secundario del metabolismo de hongos del grupo Penicillium, que emplea para defenderse de otros microorganismos. En cultivos industriales se procura que el organismo en cuestión no tenga contaminación con otros organismos, por lo que nunca produciría penicilina, es por eso que se modifican las condiciones de crecimiento, como precursores moleculares que favorecen una ruta metabólica.
Es por eso que la industria necesita controlar de forma rigurosa las condiciones de crecimiento de sus organismos. Los recipientes en los que se crecen estos organismos reciben el nombre de fermentadores o biorreactores. Además es frecuente la modificación genética de los organismos para propiciar la formación de los metabolitos secundarios de interés, por ejemplo mutando genes de la ruta principal para forzar al organismo a obtener energía por las rutas metabólicas deseadas.
La mayoría de microorganismos que conoce el ser humano no tienen interés industrial, aunque cada vez son más los que se añaden a la lista. Existen algunos géneros bacterianos que son especialmente interesantes puesto que sus miembros son muy versátiles y tienen una gran potencialidad, como por ejemplo los géneros Aspergillus, Bacillus, Streptococcus o Pseudomonas. Sin embargo, Escherichia coli es la bacteria más utilizada debido al amplio conocimiento que se tiene de ella. Esta bacteria no produce ningún tipo de compuesto secundario, pero su manipulación genética es sencilla de realizar y tiene bajos requisitos de crecimiento. Es por esto que muchas veces se prefiere introducir los genes de interés en E. coli que bien empezar a trabajar de nuevo con bacterias que no se sabe cómo funcionaran a nivel industrial.