Ejercicio resuelto de Biología · 2025

Según el sexto informe de evaluación del Panel Intergubernamental de Expertos en Cambio Climático (IPCC), las emisiones de gases de efecto invernadero que provienen de las actividades humanas han contribuido en torno a 1,1°C al calentamiento global desde principios del siglo XX. Estas actividades incluyen, por ejemplo, la quema de carbón, petróleo y gas, la deforestación y la agricultura.

La infografía muestra las emisiones de gases de efecto invernadero en la Unión Europea (UE) en 2022 desglosadas por principales sectores de origen. El suministro de energía fue responsable del 27,4% de las emisiones ese año, mientras que el transporte nacional representó el 23,8%. Las emisiones de la industria fueron del 20,3%, las actividades residenciales y comerciales, del 11,9% y la agricultura, del 10,8%.

El uso de la tierra y la formación de bosques ayudan a reducir las emisiones. El impacto positivo de este sector ascendió al 7% de las emisiones totales.




Un estudiante de doctorado navarro en biotecnología se ha propuesto resolver el problema asociado al incremento de $\text{CO}_{2}$ modificando un proceso celular.

a) ¿Qué modificación genética le sugerirías para mejorar la captación de $\text{CO}_{2}$? Razona la respuesta. (0,25 puntos)
b) Para hacer esta modificación utilizará la técnica CRISPR-cas. ¿En qué consiste? (0,5 puntos)
c) Hazle una propuesta razonada sobre el tipo de organismo que debería utilizar para abordar este objetivo. Razona la respuesta. (0,25 puntos)

$\textbf{a) ¿Qué modificación genética le sugerirías para mejorar la captación de } \boldsymbol{\text{CO}_{2}}\textbf{? Razona la respuesta. (0,25 puntos)}$

Modificar el gen de la rubisco, que es la enzima que fija el $\text{CO}_2$ en el ciclo de Calvin y el auténtico cuello de botella de la fotosíntesis: es lenta y, además, tiene actividad oxigenasa, de modo que a veces fija $\text{O}_2$ en lugar de $\text{CO}_2$ y desencadena la fotorrespiración, que consume energía sin producir materia orgánica.

La modificación consistiría, por tanto, en aumentar su especificidad por el $\text{CO}_2$ frente al $\text{O}_2$ y su velocidad de reacción, o bien en sobreexpresarla. Alternativamente podrían introducirse los genes de un mecanismo concentrador de $\text{CO}_2$, como los carboxisomas de las cianobacterias.

$\textbf{b) Para hacer esta modificación utilizará la técnica CRISPR-cas. ¿En qué consiste? (0,5 puntos)}$

CRISPR/Cas es una herramienta de edición genómica derivada de un sistema inmunitario bacteriano, que permite modificar una secuencia concreta del DNA de una célula viva.

Consta de dos elementos. El primero es un RNA guía, una molécula corta de RNA diseñada en el laboratorio cuya secuencia es complementaria de la región que se quiere editar; el segundo es la nucleasa Cas9, una enzima que corta las dos hebras del DNA.

El RNA guía conduce a la Cas9 hasta la diana y aparea con ella; la enzima corta ahí la doble hélice, y la propia célula repara la rotura. Si la reparación se hace por unión de extremos, se introducen pequeños errores que inactivan el gen; si se aporta al mismo tiempo un molde de DNA, la célula lo copia al reparar y se consigue sustituir la secuencia por la deseada.

Su ventaja frente a las técnicas anteriores es que basta con cambiar el RNA guía para dirigir el corte a cualquier punto del genoma, lo que la hace rápida, barata y muy precisa.

$\textbf{c) Hazle una propuesta razonada sobre el tipo de organismo que debería utilizar para abordar este objetivo. Razona la respuesta. (0,25 puntos)}$

Un organismo fotosintético unicelular: una microalga como $\textit{Chlamydomonas}$ o una cianobacteria.

Las razones son prácticas. Tienen un tiempo de generación de horas, de modo que los resultados se obtienen en semanas y no en años como ocurriría con un árbol; su genoma es sencillo y se transforma con facilidad; pueden cultivarse en fotobiorreactores, con la biomasa producida bajo control y sin ocupar suelo agrícola; y al estar confinados se limita el riesgo de dispersión del transgén al medio natural.

Además, su superficie de intercambio con el medio es enorme en relación con su volumen, lo que las hace especialmente eficientes captando $\text{CO}_2$.