Investigadores han observado durante mucho tiempo que una familia común de bacterias ambientales, Comamonadaceae, crece en plásticos esparcidos por ríos urbanos y sistemas de aguas residuales. Sin embargo, el mecanismo exacto detrás de esta actividad seguía siendo un misterio hasta ahora.
Un hallazgo que podría conducir a soluciones para limpiar los desechos plásticos
Un equipo de investigación liderado por la Universidad de Northwestern ha descubierto cómo las células de una bacteria del género Comamonas descomponen el plástico para usarlo como alimento. En primer lugar, estas bacterias trituran el plástico en pequeños fragmentos, conocidos como nanoplásticos. A continuación, secretan una enzima especializada que degrada el plástico aún más. Finalmente, las bacterias utilizan un anillo de átomos de carbono del plástico como fuente de alimento.
“Por primera vez, hemos demostrado de manera sistemática que una bacteria presente en aguas residuales puede tomar un material plástico, deteriorarlo, fragmentarlo, descomponerlo y utilizarlo como fuente de carbono”, explicó Ludmilla Aristilde, investigadora principal del estudio, publicado en la revista Environmental Science & Technology. “Es increíble que esta bacteria pueda realizar todo ese proceso, e identificamos una enzima clave responsable de la descomposición del material plástico.”
Este descubrimiento abre nuevas posibilidades para desarrollar soluciones basadas en bacterias que podrían ayudar a limpiar los desechos plásticos, difíciles de eliminar, que contaminan el agua potable y dañan la vida silvestre.
El problema de la contaminación plástica
Este estudio reciente se basa en investigaciones previas del equipo de Aristilde, que identificaron los mecanismos que permiten a Comamonas testosteroni metabolizar los carbonos simples generados a partir de plantas y plásticos descompuestos. En esta nueva investigación, los científicos estudiaron cómo C. testosteroni crece en tereftalato de polietileno (PET), un tipo de plástico comúnmente utilizado en envases de alimentos y botellas de bebidas. Debido a su dificultad para degradarse, el PET es un importante contribuyente a la contaminación plástica.
“Los plásticos de PET representan el 12 % del uso global total de plásticos”, afirmó Aristilde. “Y representan hasta el 50 % de los microplásticos en las aguas residuales.”
Esta situación genera un impacto directo en la contaminación de aguas dulces, mares y océanos. Los microplásticos y nanoplásticos no solo amenazan la vida marina, sino que también podrían incorporarse a la cadena alimentaria, afectando a los seres humanos. La capacidad de las bacterias para descomponer plásticos podría convertirse en una solución potencial, aunque se necesita más investigación para entender mejor cómo aprovechar este proceso a escala global.
Capacidad innata para degradar plásticos
Para comprender mejor cómo C. testosteroni interactúa con el plástico y se alimenta de él, el equipo de Aristilde utilizó varios enfoques experimentales y teóricos. En primer lugar, cultivaron las bacterias en películas y pellets de PET, observando cómo cambiaba la superficie del plástico con el tiempo. Luego, examinaron el agua alrededor de las bacterias en busca de evidencias de plásticos descompuestos en fragmentos más pequeños, de tamaño nanométrico. Por último, investigaron el interior de las bacterias para identificar las herramientas biológicas que utilizan para degradar el PET.
“En presencia de la bacteria, los microplásticos se descomponen en diminutas nanopartículas plásticas”, señaló Aristilde. “Descubrimos que la bacteria tiene una capacidad innata para degradar el plástico hasta llegar a los monómeros, que son pequeñas unidades que se unen para formar polímeros. Estas unidades más pequeñas son una fuente bio-disponible de carbono que las bacterias pueden utilizar para su crecimiento.”
La enzima clave
El siguiente paso de Aristilde fue comprender cómo C. testosteroni logra descomponer los plásticos. Mediante técnicas de análisis de omics, que miden todas las enzimas presentes en una célula, su equipo descubrió una enzima específica que la bacteria expresa cuando se expone a plásticos PET. Para investigar más a fondo el papel de esta enzima, los investigadores colaboraron con el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en Tennessee, para generar células bacterianas incapaces de expresar esta enzima. Sorprendentemente, sin esa enzima, la capacidad de la bacteria para degradar el plástico se perdió o se redujo considerablemente.
El futuro de los plásticos en el agua
Aunque Aristilde vislumbra la posibilidad de aprovechar este descubrimiento para desarrollar soluciones ambientales, también destaca que esta nueva información puede ayudar a comprender mejor cómo evolucionan los plásticos en las aguas residuales.
“Las aguas residuales son un gran reservorio de microplásticos y nanoplásticos”, comentó Aristilde. “La mayoría de las personas piensa que los nanoplásticos entran en las plantas de tratamiento de aguas residuales como nanoplásticos, pero estamos demostrando que los nanoplásticos pueden formarse durante el tratamiento de aguas residuales a través de la actividad microbiana. Esto es algo a lo que debemos prestar atención, ya que nuestra sociedad busca comprender el comportamiento de los plásticos en su recorrido desde las aguas residuales hasta los ríos y lagos receptores.”
Potencial para la bioingeniería y la sostenibilidad
El descubrimiento del proceso por el cual Comamonas descompone el plástico es prometedor, ya que abre la puerta al desarrollo de soluciones basadas en la bioingeniería para limpiar los desechos plásticos. Este avance es especialmente relevante en el contexto de la sostenibilidad y el cuidado del medio ambiente, dos aspectos críticos en la lucha contra la contaminación plástica. Si bien la investigación se encuentra en sus primeras etapas, el desarrollo de biotecnologías que aprovechen la capacidad innata de ciertas bacterias podría ser una solución efectiva y natural para reducir el impacto del plástico en nuestro entorno.
El impacto a largo plazo de este descubrimiento podría traducirse en la creación de nuevos procesos industriales y tratamientos de aguas residuales más eficaces, reduciendo la cantidad de microplásticos que llegan a nuestros ríos y océanos, y ayudando a mitigar uno de los desafíos ambientales más urgentes de nuestro tiempo.
Vía northwestern.edu
jose dice
Alentador descubrimiento
mirada oblícua dice
¿Y cómo se llama el enzima? Me he quedado con las ganas
Nicolino Troncoso G dice
Es muy prometedor, pero será necesario más pruebas y que subproductos se generan en el proceso y a que otra forma de vida afectará a largo y corto plazo, excelente