La biología molecular puede contribuir a reducir las emisiones de metano, producir biocombustibles, capturar dióxido de carbono, proteger especies vulnerables y combatir la contaminación.
James Sharpe
La humanidad está aceptando poco a poco que nos enfrentamos a uno de los mayores retos de la historia de nuestra especie: el cambio climático a escala planetaria causado por la actividad humana. El reto es enorme, tanto por su importancia como por su escala física (el planeta tiene una superficie de 510 millones de km²).
A pesar de la enormidad literal, una parte importante de la solución reside en el estudio de agentes y entes biológicos situados en el extremo opuesto de la escala: genes, proteínas y otras biomoléculas que parecen infinitamente pequeñas. El reciente desarrollo de vacunas contra la covid-19 es un gran ejemplo de cómo la comprensión de la estructura de proteínas y genes puede tener un impacto global en la sociedad.
El Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL), junto con otros científicos internacionales, publica ahora un libro blanco con múltiples ejemplos de cómo este argumento es igualmente válido para la lucha contra el cambio climático. El planeta Tierra es una compleja red de vida, y la biología molecular reside en el interior de todos los sistemas vivos.
Calentamiento global y emisiones de metano
Varios países presentes en la COP26 han acordado reducir las emisiones de metano en los próximos años. El metano es un gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global.
Una gran parte de estas emisiones procede de las prácticas agrícolas modernas, y más concretamente de los métodos de cría animal utilizados para satisfacer la creciente demanda de carne y pescado. El ganado produce grandes cantidades de metano debido a su metabolismo y al modo en que digieren los alimentos en su intestino.
La biología molecular podría ayudar a desarrollar nuevos alimentos para el ganado que diesen lugar a una menor producción de metano, sin afectar al contenido de proteínas y otros nutrientes esenciales. La investigación genética sobre las características del ganado, el microbioma de las vacas y la alimentación de estos animales puede ayudar al desarrollo de estos piensos.
Además, la biología molecular también puede ayudar al desarrollo de alternativas a la carne mediante la investigación de las características de los alimentos vegetales para mejorar su cosecha y sabor.
Cuarta generación de biocombustibles
Otra fuente importante de emisiones procede de los combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas natural. En este caso, la biología sintética y la biología de sistemas estaría liderando el camino hacia la cuarta generación de biocombustibles. Tanto la ingeniería de microorganismos como la de cultivos agrícolas podrían servir como fuente principal de biocombustibles.
Además de reducir las emisiones de gas, debemos eliminar el dióxido de carbono presente en la atmósfera. Una de las contribuciones clave de las ciencias de la vida es el estudio de los procesos involucrados en la reducción de carbono, como la fotosíntesis.
Hay especies de plantas, algas y procariotas que son increíblemente eficaces en capturar el carbono de la atmósfera y de los océanos, incluso más que los árboles y plantas. Un estudio más profundo de estos organismos y sus mecanismos moleculares podría permitir su uso en procesos a gran escala para eliminar CO₂ de la atmósfera.
Ecosistemas y pérdida de biodiversidad
La Tierra está experimentando la sexta extinción a gran escala, y la causa es la acción humana sobre el medio ambiente. El ser humano ha provocado profundos cambios en la distribución de los ecosistemas y de organismos como microorganismos, animales y plantas, así como en la forma en que interactúan entre sí.
El último informe del IPCC señala que la actividad humana ha alterado el clima del planeta de forma irreversible para los próximos cientos de miles de años. La biología molecular aporta conocimientos en este ámbito del cambio climático con sus estudios sobre la forma en que las diferentes especies de seres vivos se adaptan, prosperan o disminuyen cuando el entorno se modifica.
Por ejemplo, el estudio en profundidad de las especies resistentes a determinados agentes agresores del medio ambiente y el estudio de las especies centinela que indican cambios en el medio ambiente y los mecanismos moleculares que sustentan sus respuestas pueden aplicarse a los seres vivos más sensibles a los cambios en el entorno.
Estos estudios ayudarían a la comunidad científica a entender los efectos de los cambios en la naturaleza y a establecer un sistema de alerta para evitar cambios irreversibles en determinados ecosistemas en riesgo.
Contaminación antropogénica
Este tipo de contaminación incluye, entre otros, los plásticos y los productos químicos. Una gran cantidad de estos contaminantes creados por el ser humano se están acumulando en el medio ambiente llegando hasta la cadena alimentaria, con el subsecuente perjuicio tanto al planeta como a los seres humanos. Es imprescindible pues determinar cómo interactúan estos residuos con los distintos tipos de vida a nivel molecular, a nivel orgánico y a nivel de ecosistema.
La biología molecular puede aportar soluciones para ayudar a limpiar nuestro entorno. Hay científicos que ya están estudiando áreas como la biodegradación de los polímeros de plástico o el metabolismo de fármacos en el medio ambiente. Nuevos análisis químicos permitirían a los expertos caracterizar bibliotecas químicas (denominadas quimiotecas) de pesticidas, antibióticos, compuestos naturales y esteroides, así como metabolitos en el contexto de la salud ambiental y los sistemas microbianos.
Para conseguir los objetivos descritos en el libro blanco de EMBL es necesario un gran esfuerzo colectivo. La comunidad científica debe ser aún más interdisciplinaria, más diversa, colaborativa y divulgativa.
Los climatólogos, los ecólogos, los físicos, los biólogos moleculares y demás investigadores deben recibir apoyo para trabajar juntos.
Es necesaria una mayor inversión por parte de los Gobiernos y las autoridades para acelerar los resultados de la ciencia básica que permitan comprender mejor el planeta en el que vivimos para encontrar soluciones a la crisis climática e iniciar la recuperación ecológica.
