Es abundante, es carnoso, es moho
Hackear el genoma de los hongos para crear los alimentos inteligentes del futuro
Con productos lácteos sin animales y convincentes sustitutos vegetarianos de la carne ya en el mercado, es fácil ver cómo la biotecnología puede cambiar la industria alimentaria. Los avances en ingeniería genética nos permiten aprovechar los microorganismos para elaborar productos sin crueldad, saludables para los consumidores y más sanos para el medio ambiente.
Un cultivo de hongos transgénicos de la investigación de Vayu Hill-Maini, en un plato.
Marilyn Sargent/Berkeley Lab
La pequeña hamburguesa de moho koji después de freírla.
Vayu Hill-Maini
Una de las fuentes más prometedoras de alimentos innovadores son los hongos, un reino diverso de organismos que producen de forma natural una enorme variedad de sabrosas y nutritivas proteínas, grasas, antioxidantes y moléculas aromatizantes. El chef reconvertido en bioingeniero Vayu Hill-Maini, afiliado al Área de Biociencias del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), explora las múltiples posibilidades de nuevos sabores y texturas que pueden obtenerse modificando los genes ya presentes en los hongos.
"Creo que un aspecto fundamental de la biología sintética es que nos beneficiamos de organismos que han evolucionado para ser realmente buenos en ciertas cosas", afirma Hill-Maini, que es investigadora postdoctoral en la UC Berkeley en el laboratorio del experto en bioingeniería Jay Keasling. "Lo que intentamos es ver qué hace el hongo e intentar desbloquearlo y mejorarlo. Creo que es importante no tener que introducir genes de especies muy diferentes. Estamos investigando cómo podemos unir las cosas y desbloquear lo que ya existe".
En su reciente artículo, publicado el 14 de marzo en Nature Communications, Hill-Maini y sus colegas de la Universidad de Berkeley, el Instituto Conjunto de Bioenergía y el Centro de Biosostenibilidad de la Fundación Novo Nordisk estudiaron un hongo multicelular llamado Aspergillus oryzae, también conocido como moho koji, que se ha utilizado durante siglos en Asia oriental para fermentar almidones y convertirlos en sake, salsa de soja y miso. En primer lugar, el equipo utilizó CRISPR-Cas9 para desarrollar un sistema de edición genética capaz de introducir cambios consistentes y reproducibles en el genoma del moho koji. Una vez que establecieron un conjunto de herramientas de edición, aplicaron su sistema para realizar modificaciones que elevaran el moho como fuente de alimento. En primer lugar, Hill-Maini se centró en aumentar la producción de hemo del moho, una molécula basada en el hierro que se encuentra en muchas formas de vida, pero es más abundante en el tejido animal y confiere a la carne su color y sabor característicos. (Un hemo derivado de plantas y producido sintéticamente es también lo que confiere a la Hamburguesa Imposible sus propiedades embutidoras de la carne). A continuación, el equipo aumentó la producción de ergotioneína, un antioxidante que sólo se encuentra en los hongos y que se asocia con beneficios para la salud cardiovascular.
Tras estos cambios, los hongos, antes blancos, se volvieron rojos. Con una preparación mínima -eliminar el exceso de agua y molerlos-, los hongos recolectados podían moldearse en forma de hamburguesa y luego freírse para obtener una hamburguesa de aspecto tentador.
El próximo objetivo de Hill-Maini es hacer que los hongos sean aún más apetecibles ajustando los genes que controlan la textura del moho. "Creemos que hay mucho margen para explorar la textura variando la morfología fibrosa de las células. Así, podríamos programar la estructura de las fibras del lote para que sean más largas, lo que daría una experiencia más parecida a la carne. Y luego podemos pensar en potenciar la composición lipídica para una sensación en la boca y una mayor nutrición", dijo Hill-Maini, que durante el estudio fue becario del Instituto Miller de Investigación Básica en Ciencias de la UC Berkeley. "Me entusiasma saber cómo podemos seguir estudiando el hongo y modificar su estructura y metabolismo para obtener alimentos".
Aunque este trabajo es sólo el principio del viaje para aprovechar los genomas de los hongos para crear nuevos alimentos, pone de manifiesto el enorme potencial de estos organismos para servir como fuentes de proteínas fáciles de cultivar que eviten las complejas listas de ingredientes de los sustitutos actuales de la carne y las barreras de costes y dificultades técnicas que obstaculizan el lanzamiento de la carne cultivada. Además, el kit de herramientas de edición genética del equipo supone un enorme avance para el campo de la biología sintética en su conjunto. En la actualidad, una gran variedad de productos biotecnológicos se fabrican mediante bacterias y levaduras manipuladas, primos unicelulares de los hongos y el moho. Sin embargo, a pesar de la larga historia de domesticación de hongos para su consumo directo o para la elaboración de alimentos básicos como el miso, los hongos pluricelulares aún no se han utilizado como fábricas celulares artificiales en la misma medida porque sus genomas son mucho más complejos y presentan adaptaciones que dificultan la edición de genes. El conjunto de herramientas CRISPR-Cas9 desarrollado en este trabajo sienta las bases para editar fácilmente el moho koji y sus numerosos parientes.
"Estos organismos se han utilizado durante siglos para producir alimentos, y son increíblemente eficientes en la conversión de carbono en una amplia variedad de moléculas complejas, incluyendo muchas que serían casi imposibles de producir utilizando un huésped clásico como la levadura de cerveza o E. coli", dijo Jay Keasling, que es un científico senior en Berkeley Lab y profesor de la UC Berkeley. "Al descubrir el moho koji mediante el desarrollo de estas herramientas, estamos desbloqueando el potencial de un nuevo y enorme grupo de huéspedes que podemos utilizar para fabricar alimentos, productos químicos valiosos, biocombustibles de alta densidad energética y medicamentos. Es una nueva vía apasionante para la biofabricación".
Dada su formación culinaria, Hill-Maini quiere asegurarse de que la próxima generación de productos a base de hongos no sólo sea apetitosa, sino realmente deseable para los consumidores, incluidos los de gustos sofisticados. En otro estudio, él y Keasling colaboraron con los cocineros de Alchemist, un restaurante de Copenhague con dos estrellas Michelin, para jugar con el potencial culinario de otro hongo pluricelular, Neurospora intermedia. Este hongo se utiliza tradicionalmente en Indonesia para producir un alimento básico llamado oncom mediante la fermentación de los residuos sobrantes de la elaboración de otros alimentos, como el tofu. Intrigados por su capacidad para convertir las sobras en un alimento rico en proteínas, los científicos y cocineros estudiaron el hongo en la cocina de pruebas de Alchemist. Descubrieron que el N. intermedia produce y excreta muchas enzimas a medida que crece. Cuando se cultiva en arroz con almidón, el hongo produce una enzima que licúa el arroz y lo hace intensamente dulce. "Desarrollamos un proceso con sólo tres ingredientes -arroz, agua y hongo- para hacer unas gachas de un bonito y llamativo color naranja", explica Hill-Maini. "Eso se convirtió en un nuevo plato del menú degustación que utiliza la química de los hongos y el color en un postre. Y creo que lo que realmente demuestra es que existe la oportunidad de tender un puente entre el laboratorio y la cocina".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Vayu Maini Rekdal, Casper R. B. van der Luijt, Yan Chen, Ramu Kakumanu, Edward E. K. Baidoo, Christopher J. Petzold, Pablo Cruz-Morales, Jay D. Keasling; "Edible mycelium bioengineered for enhanced nutritional value and sensory appeal using a modular synthetic biology toolkit"; Nature Communications, Volume 15, 2024-3-14
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