Innovador estudio revela cómo bacterias ambientales pueden limpiar zonas contaminadas de forma más eficiente
Un equipo de investigadores de la Universidad Técnico Federico Santa María (USM) y de la Universidad de Santiago de Chile (USACH) ha logrado comprender cómo ciertas bacterias ambientales, específicamente Paraburkholderia xenovorans, se adaptan y trabajan para limpiar ambientes cargados de contaminantes tóxicos en condiciones desafiantes.
Este avance, desarrollado en el marco del Núcleo Milenio de Bioproductos, Genómica y Microbiología Ambiental (BioGEM), es fundamental para desarrollar tecnologías de biorremediación, una forma ecológica efectiva para recuperar suelos y aguas afectados por residuos peligrosos.
Estas bacterias ambientales, que comúnmente son encontradas en el suelo y en las raíces de las plantas, tienen la sorprendente capacidad de descomponer compuestos tóxicos, como compuestos aromáticos y bifenilos policlorados (PCBs). Sin embargo, estos procesos también las someten a un gran estrés.
Así lo señala la Dra. Valentina Méndez, joven investigadora joven del Núcleo BioGEM y autora principal del artículo, quien explica que la fatiga de los microorganismos "es debido a la presencia de los compuestos tóxicos que están degradando, así como a factores abióticos como la salinidad del suelo y la deficiencia de nutrientes esenciales".
Hasta el momento, entender exactamente cómo sobreviven y mantienen su funcionamiento en estas condiciones es todo un desafío, por lo que existe poca información al respecto. En el caso particular de la bacteria Paraburkholderia xenovorans, es una cepa que posee uno de los genomas bacterianos más grandes conocidos y ha sido modelo en estudios de biorremediación hace décadas, la cual destaca por su capacidad única para degradar simultáneamente múltiples contaminantes y su gran resistencia a estrés.
"Esta investigación aborda e integra aspectos clave, así como incluye estudios novedosos en el área de biorremediación. Esta perspectiva proporciona información valiosa sobre la interacción entre la adaptación al estrés y el metabolismo bacteriano, tópico especialmente relevante y necesario para diseñar procesos de degradación eficaz de contaminantes", añadió Méndez.
Por su lado,académico del Departamento de Química USM y director del Núcleo Milenio BioGEM, Dr. Michael Seeger, valora este hallazgo señalando que "este review, publicado en una revista de alto impacto, es fruto de más de 30 años de estudios en este campo, abordamos la adaptación de bacterias ambientales a la degradación de compuestos aromáticos tóxicos y a otros tipos de estrés".
"Esto constituye un desafío mayor para los microorganismos, que no solamente deben degradar estos compuestos tóxicos sino también hacerse cargo de sobreponerse al estrés que causan la degradación de estas moléculas y las condiciones ambientales", añadió.
El profesor Seeger, quien también preside la Sociedad de Biología de Chile, analizó el contexto actual de la Región de Valparaíso, indicando que "existe un número importante de sitios contaminados con compuestos tóxicos como los hidrocarburos del petróleo, los policlorobifenilos y los pesticidas. Para la descontaminación de suelos y aguas contaminadas se requiere disponer de bacterias nativas de la región que sean capaces de degradar estos compuestos tóxicos y ser resistentes al estrés que significa esta degradación y las condiciones ambientales desfavorables como la alta salinidad y falta de nutrientes".
"Esto es válido para otras regiones de Chile y el mundo, en lo que colaboramos en proyectos de cooperación internacional con colegas de otros países como Alemania, Italia, España, Suecia, México, Estados Unidos, Canadá y Argentina", puntualizó.
Evolución y próximos pasos
En un inicio, la investigación estuvo enfocada en analizar el estrés celular provocado por contaminantes –línea ya explorada en investigaciones previas–, pero pronto reveló nuevos desafíos. La incorporación de factores como la limitación de nutrientes y la salinidad del suelo (entre otros), impulsó una expansión del trabajo.
En palabras de Méndez, esto condujo a "ampliar la investigación y la colaboración con otros grupos de investigación. Esto generó un enriquecimiento de este trabajo, que ayudó a tomar en cuenta otros aspectos muy relevantes para abordar una degradación eficiente de contaminantes".
Lo anterior permitió que el estudio sentara bases para diseñar nuevas estrategias de biorremediación. Según la investigadora, el uso de microorganismos con respuestas celulares robustas será un requerimiento a futuro para atenuar "el estrés provocado por la degradación y los factores abióticos del ambiente en el que se desarrollan estos procesos. Estas consideraciones sin duda conllevarán procesos de limpieza de zonas contaminadas de forma más efectiva y eficiente".
Estos hallazgos fueron publicados en la revista científica europea "FEMS Microbiology Reviews", no solo ampliando el entendimiento sobre la biología de estas bacterias, sino que también abre la puerta a crear cepas más robustas y eficientes para limpiar ambientes contaminados, mejorando la salud de los ecosistemas.