BACTERIAS (3): BIORREMEDIACIONES

ALIADAS EN DESCONTAMINAR 

El estudio de las bacterias es inagotable. 

En este nuevo capítulo, Adolfo Iribarren analiza el modo en que los microorganismos podrían degradar insecticidas tóxicos. 

Iribarren, es docente investigador de la Universidad Nacional de Quilmes (UNQ) y director del Laboratorio de Biocatálisis y Biotranformaciones, de esa casa de estudios. 

El equipo estudia una estrategia novedosa para descontaminar espacios acuáticos y terrestres modificados por el uso de pesticidas. 

Streptomyces setonii

Los investigadores utilizan bacterias de las especies Nocardia asteroides y Streptomyces setonii. Estos microorganismos son resistentes a temperaturas elevadas y se hallan difundidas ampliamente en la tierra. 

El grupo intenta lograr la degradación de los tóxicos y la inactivación de compuestos organofosforados. 

Éstos últimos son compuestos químicos que aparecieron durante la Segunda Guerra Mundial al sintetizarse como armas químicas. Hoy son usados por grupos terroristas y ejércitos. Presentan cualidades para atacar de modo directo, el sistema nervioso central de sus víctimas. 

Además, son usados para la preparación de pesticidas. La aplicación de estos controladores de plagas, contamina espacios naturales durante muchísimo tiempo. El depósito en los suelos y la incorporación de los tóxicos en la cadena alimentaria necesita décadas para lograr restablecer la inocuidad. 

A partir de los mecanismos de biorremediación, el equipo de científicos liderado por Iribarren examina el potencial de los microorganismos para biodegradar contaminantes tóxicos. 

“Observamos que había bacterias cuya actividad era no-patógena y ello abría la puerta para ser utilizadas en la descontaminación de aguas con importantes grados de polución”, explica el investigador. 

Los microorganismos pueden ser utilizados en la recuperación de suelos. Por ejemplo, Norcadia, es un grupo de bacterias Gram Positivas que se encuentran  en suelos de todo el mundo ricos en materia orgánica. Tienen forma de bacilos filamentosos, y parecen hilos alargados.

“Es cierto que se trata de un desafío más complicado pero sobre el que también se puede avanzar. Contamos con una temperatura superficial de la tierra muy elevada, por los fenómenos de la irradiación solar. Por lo tanto, pensamos que podrían funcionar en este tipo de climas”, agrega el doctor Iribarren. 

La biorremediación es el uso de organismos vivos, o parte de ellos como algunas células o enzimas, para lograr una recomposición del ecosistema natural. Es un fenómeno común en la naturaleza. Cuando en un ambiente se produce una alteración del equilibrio, como es el caso de una gran tala de árboles, esto origina un aumento considerable de materia orgánica en el suelo. 

En ese caso los factores físicos y bióticos tratan de reponer el daño. Se produce entonces un aumento de organismos que ocasionan una gran mineralización de la materia caída, además el resto de esa materia puede ser reciclada o humificada. 

La primera forma de remediar un ecosistema, es agregar nutrientes para estimular las poblaciones naturales y así aumentar su actividad. La segunda es introduciendo microorganismos exógenos dentro del ecosistema como forma de remediación. En este último caso con técnicas de ingeniería genética se pueden emplear microorganismos modificados, haciéndolos más eficientes en la biorremediación. 

Los compuestos sintetizados artificialmente (por síntesis química), con fines industriales o agrícolas, son llamados xenobióticos ( xeno: extranjero). Aunque estos compuestos pueden ser semejantes a los compuestos naturales muchos son desconocidos en la naturaleza. 

Algunos de los xenobióticos más conocidos son los plaguicidas entre los que se incluyen herbicidas, insecticidas, nematicidas, funguicidas, etc. Muchos plaguicidas se encuentran formados por organoclorados, y organofosforados. Para los microorganismos suelen ser fuente de carbono. 

La persistencia en el ambiente es diversa, con  factores ambientales como la temperatura, el pH, la aireación y el contenido de sustancias orgánicas del suelo. Algunos de los insecticidas clorados pueden persistir por más de 10 años. 

En la degradación de un plaguicida no solo intervienen los microorganismos. También pueden sufrir volatilización, filtración o degradación química. 

El período en que un pesticida persiste en el suelo es de gran importancia ya que refleja el tiempo en que la plaga estará sometida al control, afectando la polución del medio ambiente, su acumulación en plantas, etc. 

Las aguas residuales, materiales derivados de la actividad industrial y de los residuos domésticos, no pueden ser vertidas a los cursos de aguas corrientes o lagos. Su contaminación es muy peligrosa. 

A pesar de las recomendaciones y ordenanzas en los últimos años los ambientes naturales han recibido un creciente aporte de efluentes industriales y domésticos. Se ha producido el deterioro de muchos cursos de agua haciéndolos incompatibles con la vida. 

El petróleo es un gran contaminante del medio ambiente. Los hidrocarburos varían en su habilidad de ser degradados, los derrames de éstos en el agua forman láminas en la superficie en donde el viento y el oleaje crean microscópicas emulsiones. 

Este proceso se ve afectado por la disponibilidad de nutrientes debido a que se encuentran en bajas concentraciones. Generalmente, tras un derrame se adiciona fósforo y nitrógeno para estimular el crecimiento de los microorganismos que potencialmente degradarán el hidrocarburo. 

Cuando el derrame se produce  en el suelo, el factor limitante no está en la disponibilidad de nutrientes sino en la disponibilidad de oxigeno. Se debe airear el suelo o agregar peróxido de hidrogeno (H₂O_2, agua oxigenada) para mejorar el proceso. 

Se ha determinado que las bacterias termófilas, gram positivas y negativas, son capaces de degradar hidrocarburos, en laboratorio. Además, los materiales tóxicos o indeseables, como los metales pesados, deben ser tratados para hacerlos inocuos. 

Los materiales inorgánicos como sedimentos u otros residuos pueden ser tratados por procesos fisico-químicos, pero los residuos con una carga orgánica importante deben sufrir un tratamiento microbiológico para su oxidación. El tratamiento de desechos generalmente involucra etapas múltiples de tratamiento físico y biológico. 

Aun falta mucho para que se pueda sacar provecho de este hallazgo.  “La aplicación se encuentra un poco más lejana, pero es un horizonte posible. La idea es fabricar un reactor que contenga una columna en la que estén atrapadas las bacterias identificadas, para funcionar como purificador de aguas contaminadas”, concluye esperanzado el científico. 

El equipo de investigación liderado por Iribarren se dedica a estudiar, por un lado, las biotransformaciones a partir de la utilización de enzimas y bacterias para catalizar reacciones químicas. Y por otra parte,  la síntesis de oligonucleótidos -fragmentos de ADN o ARN- modificados químicamente con el objetivo de investigar acerca de las terapias génicas y el desarrollo de antivirales y fármacos empleados para tratamientos en virus  y cáncer. 

UNQ- Departamento de Ciencia y Tecnología - Mayo 2017.