Una biofábrica del Departamento de Energía de los EE.UU. usa robots para acelerar la bioingeniería de plantas
En los laboratorios del Centro para la Bioenergía y los Bioproductos Avanzados (CABBI), la ciencia está transformando la agricultura desde sus raíces. Este centro de investigación, que forma parte de los Bioenergy Research Centers del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE), logró lo que hasta hace poco parecía improbable: automatizar el proceso de bioingeniería de plantas para crear cultivos más productivos, resilientes y eficientes.
La clave de este avance radica en combinar robótica, inteligencia artificial, diseño computacional y análisis químico de alta precisión, todo dentro de una biofábrica automatizada que actúa como un laboratorio de transformación vegetal a gran escala.
FAST-PB: la bioingeniería entra en la era de la automatización
El sistema desarrollado por el equipo se denomina FAST-PB, sigla en inglés que refiere a un Proceso Automatizado, Escalable y de Alta Capacidad para Bioingeniería de Plantas. Este enfoque permite acelerar de forma exponencial el diseño, edición y evaluación de cultivos genéticamente modificados, eliminando las limitaciones de tiempo y trabajo manual que históricamente ralentizaban la innovación agrícola.
“Si podemos usar robots para bioingeniería vegetal, estamos ante un verdadero cambio de paradigma”, afirmó Matthew Hudson, profesor de Ciencias de Cultivos en la Universidad de Illinois y uno de los investigadores principales del proyecto. Automatizar la transformación genética de plantas, según Hudson, permite avanzar más rápido en la creación de cultivos con mejores características bioenergéticas y agronómicas.
Aceites vegetales: un objetivo estratégico para la bioeconomía
El equipo de CABBI se enfocó en modificar plantas para que produjeran mayores cantidades de lípidos —grasas vegetales— en sus tejidos. Esto es especialmente importante porque esos aceites son materia prima para la producción de biocombustibles avanzados, como el biodiesel de segunda generación o el SAF (Combustible Sostenible para la Aviación), la alternativa más prometedora para descarbonizar el transporte aéreo.
A diferencia de los cultivos oleaginosos tradicionales, como la soja o el girasol, estas plantas modificadas pueden generar aceites directamente en hojas, tallos u otros órganos vegetales, sin necesidad de utilizar más fertilizantes ni expandir la frontera agrícola.
Sin embargo, lograr esa transformación requiere activar simultáneamente múltiples genes en las células vegetales. Este proceso —complejo, delicado y altamente técnico— ha sido históricamente un cuello de botella en la bioingeniería vegetal. Y es aquí donde FAST-PB marca la diferencia.
La fábrica de plantas: cómo funciona iBioFAB
La innovación se sustenta en el uso de la biofábrica iBioFAB, una plataforma automatizada de biomanufactura alojada en la Universidad de Illinois. Esta instalación ya había demostrado eficacia en otros campos de la biología sintética, como la edición genómica en levaduras y el descubrimiento de antimicrobianos. Por primera vez, se aplicó con éxito a la edición y regeneración de plantas enteras.
El proceso automatizado se despliega en tres etapas clave, cada una diseñada para acelerar y optimizar la transformación genética:
Primero, se aislan células vegetales sin pared celular —los llamados protoplastos— y se los somete a edición genética. Esto permite testear rápidamente el impacto de genes específicos sin necesidad de desarrollar la planta entera.
Luego, mediante cultivo de tejidos, se regeneran plantas completas a partir de estas células editadas, permitiendo evaluar los resultados en organismos íntegros. Las nuevas plantas desarrolladas mostraron un aumento notable en la cantidad y el tamaño de las gotas de aceite en sus tejidos.
Finalmente, se aplica una técnica de espectrometría de masas llamada MALDI-MS, que permite analizar la composición química de cada célula individual. Gracias al uso de inteligencia artificial, el sistema puede distinguir de forma eficiente qué células fueron exitosamente modificadas y cuáles no.
“Analizar las diferencias químicas entre células individuales nos permite medir con precisión rasgos deseados, como la producción de lípidos, sin el sesgo de los promedios poblacionales”, explicó Jonathan Sweedler, especialista en química y metabolómica celular del equipo.
Ciencia de frontera con impacto global
El estudio fue publicado en la revista The Plant Cell y contó con la participación de investigadores de tres instituciones clave: la Universidad de Illinois, la Universidad de Nebraska-Lincoln y el Laboratorio Nacional de Brookhaven. Además de Hudson, Sweedler y la investigadora principal Jia Dong, el equipo incluyó a expertos en química, biología molecular, ingeniería y metabolómica de precisión.
“Nuestro trabajo marca un paso fundamental para reducir el tiempo, el costo y la carga laboral en bioingeniería vegetal, mientras mejora la velocidad y exactitud de los descubrimientos en genómica y biología sintética”, destacó Dong.
Más allá de un cultivo: una plataforma para transformar la agricultura
Los beneficios de FAST-PB no se limitan a un solo tipo de planta o característica genética. Su verdadero valor reside en que se trata de una plataforma tecnológica aplicable a múltiples objetivos, desde aumentar la eficiencia fotosintética hasta desarrollar cultivos tolerantes a sequías, enfermedades o suelos degradados.
Este avance está alineado con los objetivos estratégicos del CABBI y del propio Departamento de Energía de EE.UU., que busca desarrollar nuevas fuentes renovables que sean más estables, seguras y escalables que los combustibles fósiles.
Al acelerar la edición genética y facilitar la producción de plantas energéticas de alto rendimiento, este sistema reduce la dependencia de combustibles importados, mejora la rentabilidad del sistema agroindustrial y fortalece la soberanía energética.
Un paso firme hacia la bioeconomía del siglo XXI
Con esta tecnología, la transformación de la agricultura deja de ser una promesa a futuro y se convierte en una realidad tangible. Los robots ya están cultivando el futuro, no en el campo, sino en laboratorios donde el conocimiento, la automatización y la visión estratégica se unen para construir soluciones concretas frente al cambio climático y la seguridad alimentaria.
Este avance no solo acelera el camino hacia una producción de bioenergía más eficiente: también sienta las bases de una bioeconomía global más resiliente, sostenible y rentable.