Científicos descubren una enzima bacteriana que degrada bioplásticos en monómeros y también rompe antibióticos como la penicilina.
- 🦠 Bacterias perforando bioplástico desde su propia superficie.
- 🧬 Nueva enzima “Pac-Man”, unida a la membrana bacteriana.
- ♻️ Poliésteres biodegradables convertidos en moléculas más pequeñas.
- ⏱️ Degradación completa en unos 250-330 días en los ensayos con suelo.
- 🧴 HDPE convencional prácticamente intacto durante el mismo experimento.
- 💊 Una sorpresa incómoda: la enzima también puede desactivar antibióticos betalactámicos.
- 🔬 Tecnología todavía en fase de investigación de laboratorio.
¿Por qué importa?
El descubrimiento apunta a algo más interesante que encontrar otra enzima capaz de atacar un plástico. Los investigadores han observado un mecanismo mediante el cual determinadas bacterias mantienen la enzima pegada a su superficie y degradan el polímero justo donde entran en contacto con él.
Eso podría darles una ventaja para aprovechar ciertos poliésteres como fuente de carbono y energía. También refuerza una idea importante para el futuro de los materiales: quizá resulte más sensato diseñar algunos plásticos pensando desde el principio en cómo podrán romperlos los microorganismos al final de su vida útil.
Una bacteria que parece abrirse camino dentro del plástico
El hallazgo procede de la Universidad de Constanza, en Alemania, donde un equipo encabezado por los investigadores Harry Lerner y David Schleheck estudia cómo las comunidades microbianas degradan determinados bioplásticos.
El experimento tuvo una parte bastante sencilla. Se enterraron pequeños fragmentos de películas de poliésteres alifáticos de cadena larga (LCAP) aproximadamente a 10 centímetros de profundidad en el suelo forestal del jardín botánico de la universidad.
No se eligió ese lugar por casualidad. La capa superior del suelo está llena de microorganismos especializados en descomponer materiales orgánicos naturales, incluida la celulosa y la cutina vegetal. Si algún microbio podía aprender a aprovechar estos nuevos poliésteres, aquel era un buen sitio para buscarlo.
Las muestras permanecieron allí más de un año.
Cuando los investigadores recuperaron las películas y las observaron mediante microscopía electrónica, apareció una pista inesperada: pequeños agujeros con aproximadamente el tamaño y la forma de células bacterianas.
No parecía una degradación uniforme de toda la superficie. Algunas bacterias aparentemente estaban atacando el material justo debajo de ellas.
El secreto está pegado a la bacteria
Para averiguar qué estaba ocurriendo, el equipo analizó el ADN de toda la comunidad microbiana presente en las muestras.
La búsqueda permitió identificar un gen que se había enriquecido especialmente en el suelo que contenía LCAP. Ese gen codifica una esterasa, una enzima capaz de romper determinados enlaces químicos presentes en los poliésteres.
Pero había un detalle bastante peculiar.
La proteína dispone de una señal que permite transportarla hacia el exterior de la célula y de un anclaje lipídico que la mantiene fijada a la membrana bacteriana.
Es decir, la bacteria no necesariamente libera la enzima y espera a que encuentre plástico por casualidad. Puede llevar la herramienta consigo.
Su estructura también llamó la atención. El centro activo presenta una cavidad grande y abierta que recuerda visualmente a la boca del personaje del videojuego Pac-Man. De ahí el apodo de “enzima Pac-Man”.
Entre 250 y 330 días para degradar los bioplásticos estudiados
El equipo realizó además experimentos controlados mezclando polvo de distintos materiales con muestras del mismo suelo forestal.
Se utilizaron los LCAP junto con otros bioplásticos, como PCL y PHBV, además de celulosa y polietileno de alta densidad (HDPE) como referencias.
La diferencia fue clara.
Los materiales biodegradables estudiados terminaron degradándose completamente aproximadamente entre 250 y 330 días, mientras que la celulosa necesitó alrededor de 80 días. En el HDPE convencional, por el contrario, prácticamente no se detectó degradación durante el periodo estudiado.
Hay que interpretar bien estos números. No significan que cualquier objeto etiquetado como bioplástico vaya a desaparecer en menos de un año si acaba abandonado en la naturaleza.
Temperatura, humedad, geometría de la pieza, grosor, composición del polímero, disponibilidad de oxígeno y comunidad microbiana pueden cambiar enormemente la velocidad de degradación.
Y tampoco todos los llamados bioplásticos son iguales. Un material fabricado parcialmente a partir de biomasa no tiene por qué ser biodegradable.
Diseñar plásticos que los microorganismos puedan desmontar
Aquí aparece una de las consecuencias más interesantes del estudio.
Durante décadas se han diseñado polímeros buscando estabilidad química, resistencia y duración. El resultado ha sido extraordinario desde el punto de vista industrial y problemático cuando esos productos escapan de los sistemas de recogida.
Muchos plásticos convencionales pueden fragmentarse progresivamente hasta convertirse en microplásticos y nanoplásticos sin llegar a mineralizarse realmente.
Los poliésteres estudiados ofrecen otra posibilidad porque contienen enlaces éster susceptibles de hidrólisis enzimática. Dicho de forma sencilla: incorporan puntos químicos que determinadas enzimas pueden cortar.
El trabajo de Constanza plantea así una cuestión de diseño. Para determinadas aplicaciones, especialmente aquellas con alto riesgo de dispersión ambiental, podría ser interesante desarrollar materiales cuyos enlaces sean accesibles a las rutas metabólicas existentes en la naturaleza.
No convierte el abandono de residuos en aceptable. Cambia lo que sucede cuando los sistemas de gestión fallan.
La plastisfera está evolucionando
Existe además una dimensión ecológica bastante fascinante.
Los plásticos llevan presentes de forma masiva en los ecosistemas apenas unas décadas. Aun así, bacterias, hongos, levaduras y otros microorganismos han colonizado rápidamente sus superficies.
Estas comunidades forman la denominada plastisfera, auténticos ecosistemas microscópicos desarrollados sobre materiales que prácticamente no existían en la naturaleza hace un siglo.
El descubrimiento de la enzima Pac-Man sugiere que algunas comunidades bacterianas podrían estar adaptándose a utilizar ciertos polímeros como recurso.
La evolución microbiana tiene materia prima de sobra con la que experimentar: millones de toneladas de materiales nuevos distribuidos por suelos, ríos, depuradoras y océanos.
Pero aquí la historia da un giro.
La misma enzima que ataca el plástico también rompe penicilina
Al estudiar su estructura, los investigadores encontraron semejanzas entre la nueva esterasa y determinadas betalactamasas, enzimas utilizadas por algunas bacterias para neutralizar antibióticos.
Los ensayos confirmaron la doble función.
La proteína fue capaz de hidrolizar poliésteres y también antibióticos betalactámicos, incluida la penicilina ensayada experimentalmente. Los análisis estructurales y las simulaciones también estudiaron su interacción con ampicilina.
Es una característica relevante porque conecta dos problemas ambientales que normalmente se estudian por separado: contaminación por plásticos y resistencia antimicrobiana.
Esta doble actividad también evita una lectura demasiado optimista del descubrimiento.
Una estrategia destinada a potenciar microorganismos degradadores de plástico tendría que evaluar previamente sus efectos ecológicos. Acelerar una capacidad metabólica bacteriana puede tener consecuencias distintas de la buscada, especialmente cuando está relacionada con genes capaces de afectar a antibióticos.
Una pieza más dentro del reciclaje enzimático
La investigación encaja en un campo que está avanzando rápidamente.
Ya existen enzimas estudiadas específicamente para degradar PET, poliuretanos y otros poliésteres. Algunas han sido modificadas mediante ingeniería de proteínas e inteligencia artificial para aumentar su velocidad, estabilidad o capacidad para trabajar a determinadas temperaturas.
La diferencia del trabajo de Constanza está en su perspectiva ecológica. La enzima no nació de un programa industrial diseñado expresamente para reciclar plástico. Apareció al estudiar cómo una comunidad microbiana real respondía durante meses a la presencia de un nuevo polímero en suelo forestal.
Y está fijada a la superficie de la bacteria.
Ese detalle podría explicar cómo determinados microorganismos consiguen aprovechar mejor los productos de la degradación: rompen el material exactamente donde pueden capturar las moléculas liberadas, reduciendo las posibilidades de que otros microorganismos se adelanten y las consuman.
Potencial
El mayor potencial de esta investigación quizá no consista en fabricar enormes cantidades de enzima Pac-Man.
Puede estar en aprender sus trucos.
Comprender por qué su centro activo acepta cadenas de poliéster, cómo permanece anclada a la membrana o qué microorganismos prosperan alrededor de determinados polímeros puede servir para diseñar mejores enzimas industriales sin conservar necesariamente todas las características de la proteína original.
También refuerza el desarrollo de una nueva generación de materiales donde el final de vida forme parte de las especificaciones desde el primer momento.
Envases de corta duración, películas agrícolas, determinados consumibles o productos con elevado riesgo de pérdida ambiental podrían beneficiarse especialmente de polímeros diseñados con puntos de ruptura reconocibles por enzimas naturales.
La prioridad seguiría siendo reducir productos innecesarios, reutilizar y reciclar aquellos materiales que puedan recuperarse. La biodegradación tendría sentido como una capa adicional de seguridad para aplicaciones concretas.
La naturaleza parece estar empezando a encontrar maneras de enfrentarse a algunos de los materiales creados por la industria. Mejor todavía sería fabricarlos para que esa tarea no resulte tan difícil.
Más información: Harry Lerner et al., La esterasa bacteriana de la familia VIII presenta actividades duales: hidrólisis de bioplásticos de poliéster y antibióticos β-lactámicos,
The ISME Journal (2026). DOI: 10.1093/ismejo/wrag203
Deja una respuesta