Identifican bacterias capaces de generar biopolímeros y degradar gasolina

Investigadores de la Unidad Lerma de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) lograron identificar bacterias resistentes a altas concentraciones de sal, las cuales son capaces de generar biopolímeros que pueden sustituir el plástico y degradar diésel y gasolina.

El doctor José Félix Aguirre Garrido, responsable del proyecto Ecología microbiana de ambientes hipersalinos en México, mediante enfoques genómicos, metagenómicos y microbiológicos de microorganismos y su potencial biotecnológico, expuso que la diversidad biológica de microorganismos extremófilos (aquellos que pueden soportar condiciones extremas en las que otros organismos morirían) representa una fuente de productos naturales que ha despertado considerable interés, debido a sus aplicaciones en las áreas de las ciencias alimentarias, medioambientales y de la salud.

Los ámbitos hipersalinos son ecosistemas que se han conservado durante millones de años en el planeta y de ellos forman parte las salinas distribuidas en distintas partes del mundo, de las que se extrae sal para consumo humano, explicó en entrevista el profesor del Departamento de Ciencias Ambientales de esta casa de estudios.

También hay cuerpos oceánicos que por efecto de la actividad humana se han convertido en salinos, pues la necesidad de bienes hídricos va en aumento y esto ha hecho que, en muchos casos, las tecnologías de desalinización provoquen esos lugares artificiales, aun cuando hay otros más naturales en los que se crean esos contextos: las zonas costeras y los manglares, que pueden considerarse hábitats salinos, un ejemplo en México es el Lago salobre de Texcoco.

El grupo de especialistas de la UAM ha dedicado gran parte de su trabajo al análisis de un lago cráter de la Isla Isabel, localizada en el Pacífico mexicano, frente a las costas de Nayarit, donde existe un sitio que por procesos de evaporación mantiene altos índices de salinidad.

Un elemento relevante radica en entender cómo las condiciones que han permanecido constantes en algunos pequeños espacios o regiones del orbe impactan la diversidad de organismos contenidos en estos ecosistemas, así como cuáles son los mecanismos adaptativos que aquéllos han debido desarrollar para adecuarse a estas situaciones.

Desde el punto de vista ecológico puede observarse cómo es que las circunstancias extremas del entorno establecen dichos mecanismos, mediante “un proceso de presión selectiva,” para que esos microorganismos puedan sobrevivir y cómo a su vez esto permita encontrar vías novedosas que se puedan utilizar desde un enfoque biotecnológico.

El ingeniero bioquímico industrial por la Unidad Iztapalapa de la UAM expuso que la isla es un área natural protegida, cuyo lago está cerrado, es decir, no tiene intercambio con otra fuente de agua, por lo que los organismos o microorganismos que se pudieran hallar estarían aislados del resto del ecosistema y, además, sometidos a salinidad y pH elevados.

El estudio buscó responder a la pregunta: ¿qué funciones pueden estar cubriendo estos microorganismos?, un trabajo efectuado en la Unidad Lerma a partir de una línea de investigación que tiene que ver con la caracterización de éstos, sus servicios en el hábitat y, a partir de ello, tratar de encontrar algunas biomoléculas que puedan ser de interés industrial y alimentario.

El proyecto “permitió darnos cuenta de que el sitio está estratificado”, como confirmaron los exámenes químicos y biológicos, lo cual es importante porque posibilita que las comunidades microbianas que están en la superficie sean diferentes a las que se hallan a cinco, 20 o más metros de profundidad.

Otro hallazgo tiene que ver con la identificación de bacterias fotosintéticas del género Scynechococcus en la superficie del cuerpo hídrico, que “crecen en altas concentraciones de sal y pH, y son capaces de fotosintetizar”. Un aporte más fue que se esclarecieron algunos métodos de análisis para la reconstrucción completa del genoma de una bacteria halófila denominada Halomonas venusta.

El equipo científico labora en secuenciar los genomas completos de algunos microorganismos aislados del lago cráter, por lo que “prácticamente tenemos una reconstrucción de todos los genes presentes, lo que significa un potencial biotecnológico relevante”. Halomonas venusta tiene alrededor de cuatro mil y “hemos podido identificar gran cantidad y saber qué es lo que pueden hacer en el ecosistema”.

Todo esto es un avance sustancial en cuanto a las herramientas de secuenciación de última generación o de secuenciación masiva de alto rendimiento, pero supone un logro porque se han concretado diversas propuestas y, si bien el grupo no desarrolla software como tal, sí utiliza aproximaciones informáticas para examinar datos “que incluyen varios millones de lecturas de secuencias que alumnado y profesorado anotamos y ensamblamos para hacer una reconstrucción genómica de estos organismos”.

Un resultado más es la secuenciación de las comunidades completas, lo que se conoce como estudio metagenómico, que consiste en extraer el material genético completo de las comunidades microbianas y, a partir de ello, recrear cuáles son las poblaciones que forman parte de ese grupo, es decir, “hemos encontrado numerosos microorganismos halófilos y halotolerantes”.

En esta búsqueda fina de las funciones del ecosistema “hallamos algunas bacterias que pueden originar resinas de biopolímeros o bioplásticos, entre ellas polihidroxialcanoatos y polihidroxibutiratos, que son elementos que impactarían en la producción de esos materiales que son biodegradables y con los que se busca sustituir a los plásticos de origen fósil”.

Otras bacterias que se han localizado son capaces de degradar diésel o gasolina en condiciones de alta salinidad y “esto es notable, porque si bien ya muchos han detectado microorganismos capaces de realizarlo, no todos pueden hacerlo en circunstancias de altas concentraciones de sal. Para remediar la contaminación por hidrocarburos en los océanos sería más fácil usar una bacteria que se adapta a esas altas concentraciones de salinidad”.

En este momento estudian los sistemas de edición genómica CRISPR que se encuentran en las comunidades bacterianas del lago cráter, de gran relevancia en la actualidad, porque se están empleando en la cura de enfermedades de origen genético.

El doctor Aguirre Garrido recordó que Emma-nuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna recibieron el Premio Nobel en Química por la aplicación de estos sistemas de edición y uno de los escenarios atractivos es que el descubridor de dichos sistemas, Francisco Mujica, los localizó en una salina de Alicante, España.

Una de las preguntas “que nos hicimos es que al ser un lago salino el de la Isla Isabel encontraríamos estos sistemas CRISPR y, aunque ya hemos hallado algunas secuencias, nos falta compararlas con lo que ya está publicado, pero es otra aplicación innovadora que tendría nuestra investigación”, concluyó.