Hawaii

Investigadores de la Universidad de Hawái en Manoa están trabajando en la modificación de organismos impulsados por el sol que se encuentran en estanques de agua dulce – microalgas – para impulsar un futuro sostenible para Hawái. Si tienen éxito, este “oro verde” podría transformarse para su uso como biocombustibles, medicina y nutrición, según un comunicado de prensa de la UH Manoa.

En octubre de 2025, expertos del College of Tropical Agriculture and Human Resilience publicaron un estudio en «Plant Biotechnology Journal» que revela cómo la biología sintética y la ingeniería metabólica de vanguardia están creando un camino para la producción local y global de microalgas.

Según el comunicado, las microalgas destacan en la captura de dióxido de carbono y su conversión en compuestos como lípidos (aceites) y terpenoides (productos químicos orgánicos), lo que permite crear desde combustible de aviación renovable hasta medicamentos que salvan vidas.

Otras posibilidades incluyen nutracéuticos (alimentos con beneficios para la salud o medicinales) y alimentos funcionales, piensos para animales y acuicultura, bioplásticos y biomateriales (bioconcretos, etc.), captura de carbono y mitigación del cambio climático, fertilizantes y acondicionadores del suelo, pigmentos, antioxidantes, cosméticos, colorantes y mucho más, compartió Zhi-Yan (Rock) Du, profesor asociado del Departamento de Ciencias Moleculares y Bioingeniería de CTAHR y autor principal del estudio, con Spectrum News en un correo electrónico.

El Du Lab en UH Manoa se centra en el desarrollo de biomateriales y productos con microalgas y otros microbios, añadió Du.

“Las microalgas tienen un potencial inmenso porque no compiten con los cultivos alimentarios por la tierra ni el agua dulce”, dijo Du en el comunicado. “Nuestra investigación se centra en cómo podemos ‘reprogramar’ estos organismos para producir más de estos materiales valiosos de manera eficiente”.

El desafío ha sido producir productos de microalgas a una escala que pueda competir con el petróleo. El equipo de la UH, incluidos los estudiantes de posgrado dirigidos por Ty Shitanaka (co-investigador principal con el profesor de MBBE Samir Kumar Khanal), experimentó con herramientas genéticas como CRISPR/Cas9 para optimizar las “superautopistas metabólicas” en las microalgas.

Los investigadores han descubierto que, al modificar la química interna de las células, las algas pueden generar concentraciones más altas de aceite y compuestos que mejoran la salud sin ralentizar su crecimiento, un problema descubierto en intentos anteriores de bioingeniería.

«Este es un campo que avanza rápidamente tanto en investigación como en la industria. Ya existen productos comerciales de microalgas, como el astaxantina producido por Cyanotech Hawaii, lo que demuestra aplicaciones en el mundo real», dijo Du.

«La reprogramación de microalgas para aplicaciones como combustible de aviación renovable o medicamentos requerirá una optimización, ampliación y aprobación regulatoria adicionales antes de su comercialización. Dados los avances y la inversión actuales, es probable que las primeras aplicaciones, especialmente en combustibles y bioproductos, surjan en los próximos años», añadió Du.

Los investigadores también destacan la importancia de la «biología sintética» en el estudio, que permite a los científicos diseñar «piezas biológicas» que no existen en la naturaleza. Esto amplía aún más los límites de lo que las microalgas pueden producir.

Du explica que la biología sintética aplica principios de ingeniería a la biología para dar a los genes instrucciones sobre qué construir y controlar cuánto se produce. Algunas de estas instrucciones permiten a las microalgas producir compuestos valiosos.

«Todo nuestro trabajo utiliza estándares de seguridad y ética rigurosos y aceptados a nivel nacional para garantizar que nuestra investigación sea segura para el medio ambiente y beneficie a la comunidad», dijo Du. «Las personas con preguntas sobre nuestra investigación pueden contactarnos en duz@hawaii.edu o tys@hawaii.edu».

Según los investigadores, la abundante luz solar durante todo el año y el acceso a la costa de Hawái son ideales para el cultivo de algas.

“Esto tiene el potencial de ayudar a Hawái a crear una economía más resiliente e independiente energéticamente”, dijo el profesor Khanal. “Al integrar la producción de microalgas con el tratamiento de aguas residuales o el reciclaje de subproductos agrícolas, podemos crear un sistema que sea respetuoso con el medio ambiente y económicamente viable”.

Con el cambio climático que provoca patrones climáticos drásticamente alterados y sequías extremas y prolongadas, especialmente durante el verano, existe el peligro de que los estanques de agua dulce de las islas se sequen, lo que provocaría la desaparición de las microalgas.

«Sí, el cambio climático y la sequía prolongada pueden afectar la disponibilidad de agua dulce», dijo Du. «Por eso, muchos estudios de microalgas se centran en cepas que son resistentes o que se pueden cultivar en sistemas controlados en lugar de depender de estanques de agua dulce naturales.

«Por ejemplo, la microalga con la que estamos trabajando, Nannochloropsis oceanica, como indica su nombre, es una microalga marina y es muy resistente tanto en agua de mar como en agua salobre.

«Las otras microalgas con las que trabajamos en el laboratorio, como Chlamydomonas y Chlorella, también pueden sobrevivir y crecer bien en agua salobre. Queremos apoyar a las comunidades locales de Hawái y aprovechar los recursos locales, como el agua de mar limpia, para productos locales», dijo Du.

La investigación fue un esfuerzo colaborativo que involucró al profesor Krzysztof Zienkiewicz de la Universidad Nicolás Copérnico de Toruń, Polonia. Este trabajo fue apoyado por la National Science Foundation y el USDA National Institute of Food and Agriculture.