Los problemas climáticos actuales siguen existiendo y es necesario desarrollar rápidamente soluciones sostenibles para mitigar las emergencias climáticas a fin de proteger un gran número de organismos vivos. Los organismos fotosintéticos, especialmente las cianobacterias marinas, que utilizan la energía solar para su metabolismo, al tiempo que fijan el dióxido de carbono en la atmósfera, son particularmente importantes para los procesos biológicos industriales sostenibles.
Las cianobacterias marinas son de especial importancia para la aplicación de la biotecnología sintética debido a su rica diversidad, su capacidad para adaptarse a los cambios ambientales y su capacidad metabólica para producir medicamentos terapéuticos y productos químicos sin necesidad de agua dulce.
Muchas empresas también comienzan ahora a producir productos a gran escala basados es en cianobacterias, como especias basadas en cianobacterias, medicamentos, productos químicos e incluso hormigón de cianobacterias.
I. diversidad de cianobacterias
Las cianobacterias marinas son un grupo altamente diverso de procariotas fotosintéticas. la puerta de las cianobacterias está compuesta por unas 6.000 especies, todas las cuales no solo realizan fotosíntesis aeróbica, sino que también tienen sus propias características únicas. En la actualidad, solo una pequeña parte de estas especies se utilizan en biología sintética.
La diversidad del medio marino ha sido la fuerza impulsora de la evolución de las cianobacterias, y hay un alto grado de correlación entre las características específicas de algunas especies y su hábitat natural. Teniendo en cuenta la diversidad especial de cianobacterias marinas, este artículo presenta brevemente varias cianobacterias marinas.
1. los proclorococcus son los organismos fotosintéticos más abundantes y han atraído a científicos durante décadas, en parte porque solo tienen un genoma concentrado de 1.700 genes. Sus fotosintéticos son únicos entre las cianobacterias, ya que carecen de la estructura de las cianobacterias que se propagan ampliamente, sino que dependen de los pigmentos a y B de la clorofila divenílica en los tentáculos, lo que contrasta con la composición pigmentaria de las cepas filogenéticas cercanas a la de las cianobacterias.
2. se puede decir que las cianobacterias marinas más estudiadas y conocidas están en todas partes en casi todos los entornos marinos debido a su diversidad de pigmentos. Su rápido crecimiento, su adaptación al medio ambiente y su amplio conjunto de datos han aumentado aún más su potencial industrial.
3. algunas especies de Anabaena de Anabaena tienen la doble capacidad de fijar carbono y nitrógeno, pueden soportar una alta intensidad de luz, una amplia gama de temperaturas y ph, y tienen perspectivas potenciales de aplicación industrial.
4. la bacteria de rotación máxima es otra bacteria azul filamentosa en ascenso, que está recibiendo cada vez más atención como suplemento alimentario debido a su mayor contenido de proteínas que la bacteria de rotación de meseta rival de agua dulce. De hecho, esta algas se ha utilizado ampliamente en alimentos, cosméticos y aplicaciones farmacéuticas. Su forma espiral única hace posible el cultivo de alta biomasa, que se cosechan aún más para procesos aguas abajo.
A. maxima también se ha propuesto recientemente como medio adecuado para el cultivo de células de mamíferos, evitando así la necesidad de un medio de origen animal o como fuente de extracción de clorofila a con posibles efectos terapéuticos contra el cáncer.
En segundo lugar, Aplicación de cianobacterias marinas
La diversidad de cianobacterias marinas ofrece diversas oportunidades para aplicaciones biotecnológicas, y además de su capacidad fotoautotrófica, los metabolitos secundarios naturales de las cianobacterias marinas también están interesados en sus posibles aplicaciones terapéuticas. Del mismo modo, los pigmentos naturales producidos por las cianobacterias tienen aplicaciones directas en la industria alimentaria y cosmética y ayudan a lograr un futuro global más Verde.
Aplicación 1: hormigón biológico
Los sedimentos de caco3 producidos por la bacteria polycococcus sp. aumentan el pH del entorno extracelular durante la fotosíntesis y se pueden utilizar para formar "hormigón biológico" unido a una matriz de hidrogel de arena. El hormigón biológico se puede verter en diferentes moldes y si los bloques terminados se dividen en dos y se añaden materiales no biológicos adicionales, la otra mitad "crecerá" de vuelta.
La introducción de genes de ciertas cianobacterias filamentosas en las PCM puede ayudar a que sobreviva más tiempo en el hormigón, genes que han sido identificados como relacionados con la resistencia al secado. Además, los factores genéticos inducidos por estímulos externos como la luz roja o los contaminantes pueden incluirse en las cianobacterias, lo que ayuda a desarrollar un hormigón biológico "inteligente" capaz de percibir el medio ambiente y responder a él.
Aplicación 2: biomateriales biocomputados de captura de carbono
Se diseñó un nuevo compuesto biológico de captura de carbono envuelto en cianobacterias en un stent de esponja de calabaza de seda con un adhesivo de microemulsión biológica. La poros de la calabaza de seda, es decir, la fruta seca de la calabaza de seda, la hace tener una gran superficie alta y proporciona una buena ventilación para la fotosíntesis de las cianobacterias.
Restauración de este material biocomputador
Yocell benchtop plant cell bioreactor (illumination)
Their photoautotrophic capacity is attractive for biotechnology applications and important for global CO2 fixation to support various ecosystems.
Reference material：[1]《Synthetic biology in marine cyanobacteria : Advances and challenges》，Barbara Bourgade、Karin Stensjö*[2]《“Light and carbon: Synthetic biology toward new cyanobacteria-based living biomaterials》，Materials Today Bio
