Desentrañando los factores genéticos en la eficiencia alcohólica de las levaduras mediante análisis multi-ómico
Director del proyecto
Dr. Claudio Martínez, Académico e investigador Facultad Tecnológica Usach.
Contexto
En los últimos años, el cambio climático ha comenzado a dejar una huella profunda en la industria del vino. Las altas temperaturas están acelerando la maduración de las uvas, provocando un desequilibrio entre su contenido de azúcar y el momento óptimo de cosecha. Esto ha llevado a que muchos vinos, especialmente los de alta gama, presenten niveles de alcohol más elevados de lo deseado, afectando tanto su calidad como su valor en el mercado. A su vez, otros sectores, como el de los vinos a granel o el pisco, requieren justamente lo contrario: un aumento en la eficiencia de conversión de azúcar en alcohol. En el centro de ambos desafíos se encuentra un pequeño pero poderoso organismo: la levadura Saccharomyces cerevisiae, responsable de transformar el azúcar de la uva en alcohol durante la fermentación.
Problema
La capacidad de la levadura para producir alcohol no es una constante. Depende de factores genéticos complejos y de las condiciones ambientales en las que ocurre la fermentación. Sin embargo, los métodos clásicos de mejoramiento no han logrado abordar completamente esta complejidad. Las técnicas tradicionales de mapeo genético son limitadas y no permiten identificar con precisión cómo interactúan los genes entre sí ni cómo responden al entorno. Por otro lado, las soluciones que hoy existen para ajustar el contenido de alcohol en el vino, como la desalcoholización posterior o la dilución de mostos, suelen afectar la calidad final del producto, además de implicar altos costos o ir contra las regulaciones internacionales.
Solución
Este proyecto propone una solución que comienza en el corazón del proceso de fermentación: la levadura. En lugar de modificar el vino una vez que ya está hecho, la propuesta es desarrollar levaduras que puedan producir más o menos alcohol según lo que se necesite.
Para lograrlo, el equipo trabajará con levaduras naturales recolectadas en distintas regiones, que ya muestran diferencias en su forma de transformar el azúcar de la uva en alcohol. A partir de estas, se realizarán cruces entre cepas para obtener nuevas “familias” de levaduras. Luego, se analizarán cuidadosamente sus comportamientos y se estudiarán sus características genéticas, observando qué diferencias explican por qué unas producen más alcohol y otras menos.
El gran valor de este enfoque es que no se usan técnicas de modificación genética prohibidas en muchos mercados, sino métodos tradicionales de mejoramiento similares a los que se usan desde hace siglos en plantas y animales. Además, se aplicarán tecnologías avanzadas para estudiar cómo se activan los genes de estas levaduras y cómo interactúan con su entorno. Así se podrá seleccionar con mayor precisión las mejores cepas para cada tipo de vino o destilado.
Objetivos
1. Generar familias de levaduras con rendimientos alcohólicos opuestos (altos y bajos), a partir de cruzamientos seleccionados desde una población F1.
2. Identificar alelos y genes seleccionados positivamente mediante secuenciación de ADN y validación funcional con técnicas como CRISPR-Cas9.
3. Analizar transcriptomas y perfiles metabolómicos de cepas extremas para identificar los mecanismos moleculares que regulan la eficiencia fermentativa.
4. Validar el rendimiento y comportamiento de estas levaduras en condiciones reales de vinificación, con pruebas piloto y evaluación sensorial del vino resultante.
Beneficios
El proyecto abre la puerta al desarrollo de cepas de levadura diseñadas para responder mejor a las nuevas condiciones productivas impuestas por el cambio climático. Se trata de una solución que no recurre a organismos transgénicos, lo que facilita su aceptación en mercados internacionales donde estas tecnologías aún enfrentan restricciones.
El impacto esperado va mucho más allá del laboratorio. Si las cepas desarrolladas logran transferirse con éxito a la industria, podrían mejorar la calidad del vino chileno, aumentar su competitividad global y adaptarlo a nuevas exigencias de consumo. Además de solucionar los elevados grados alcohólicos pueden aumentar los impuestos aplicados en ciertos mercados, encareciendo el producto final.
