Las bacterias genéticamente modificadas podrían solucionar el problema de los microplásticos en los mares

La gran mayoría (aproximadamente el 60%) de los residuos plásticos acaban en vertederos o se acumulan en el entorno natural, porque los enfoques de reciclaje actuales generan desechos con propiedades físicas inferiores.

Algunos plásticos también se liberan al medio ambiente debido a fugas en las prácticas actuales de gestión de residuos y algunos se liberan intencionalmente como consecuencia del diseño del producto. Sumado esto, el hecho de que el plástico no biodegradable tiene una vida media ambiental de hasta 2.500 años, actualmente existe una acumulación neta de este material en el medio ambiente.

Los microplásticos (MP), que se definen como partículas con un tamaño inferior a 5 mm, se generan directamente para uso comercial o a partir de la descomposición ambiental de residuos plásticos a granel. Las pequeñas dimensiones de los MP hacen que su recuperación sea mucho más difícil. También se ha demostrado que se mueven rápidamente entre ambientes acuáticos, terrestres y atmosféricos. Se cree que la mayoría de termina en el agua de mar, donde pueden acumularse en la superficie, hundirse hasta el fondo del océano o ser ingeridos por organismos marinos.

Cada vez hay más evidencia que ha demostrado que los MP están presentes no solo en la vida silvestre, sino que también pueden detectarse en el torrente sanguíneo humano, en la placenta, en el intestino, y en el tejido pulmonar afectando potencialmente la salud humana. Estos problemas crecientes instan colectivamente al desarrollo de tecnologías para remediar los MP ambientales o evitar su vertido o liberación en vertederos en primer lugar.

En ese camino, investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han modificado genéticamente un microorganismo marino para descomponer el plástico en agua salada. Específicamente, según un artículo que acaba de publicarse en AIChE Journal, el organismo alterado puede descomponer el tereftalato de polietileno (PET), un plástico utilizado en todo, desde botellas de agua hasta ropa, que contribuye significativamente a la contaminación por microplásticos en los océanos.

“Necesitamos abordar la contaminación plástica en ambientes marinos -indica Nathan Crook, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte-. Una opción es sacar el plástico del agua y tirarlo a un vertedero, pero eso plantea sus propios desafíos. Sería mejor si pudiéramos descomponer estos plásticos en productos que pudieran reutilizarse. Para que eso funcione, necesita una forma económica de romper el plástico. Nuestro trabajo en este sentido es un gran paso en esa dirección”.

Descomponer la contaminación con bacterias

Para abordar este desafío, los investigadores trabajaron con dos especies de bacterias. La primera, vibrio natriegens, prospera en agua salada y es notable, en parte porque se reproduce muy rápidamente. La segunda, ideonella sakaiensis, destaca porque produce enzimas que le permiten descomponer el PET y comérselo.

Los investigadores tomaron el ADN de I. sakaiensis, responsable de producir las enzimas que descomponen el plástico, e incorporaron esa secuencia genética en un plásmido, secuencias genéticas que pueden replicarse en una célula, independientemente del cromosoma de ella. En otras palabras, se puede introducir un plásmido en una célula extraña y ésta llevará a cabo las instrucciones del ADN del plásmido. Y eso es exactamente lo que hicieron los investigadores en este trabajo.

Al introducir el plásmido que contiene los genes de I. sakaiensis en la bacteria V. natriegens, los investigadores pudieron lograr que produjera las enzimas deseadas en la superficie de sus células.

Luego, los investigadores demostraron que V. natriegens podía descomponer el PET en un ambiente de agua salada a temperatura ambiente. “Esto es científicamente emocionante porque es la primera vez que alguien informa que V. natriegens ha logrado expresar enzimas extrañas en la superficie de sus células”, sugiere Crook.

Desde un punto de vista práctico, “este es también el primer organismo modificado genéticamente que conocemos que es capaz de descomponer los microplásticos PET en agua salada -completa Tianyu Li, primer autor del artículo y estudiante en NC State-. Eso es importante, porque no es económicamente viable eliminar los plásticos del océano y enjuagar las sales en alta concentración antes de comenzar cualquier proceso relacionado con la descomposición del plástico. Sin embargo, si bien este es un primer paso importante, todavía quedan tres obstáculos significativos”.

Por lo cual, para concluir, enumeró: “En primer lugar, nos gustaría incorporar el ADN de I. sakaiensis directamente en el genoma de V. natriegens, lo que haría que la producción de enzimas que degradan el plástico fuera una característica más estable de los organismos modificados. En segundo lugar, necesitamos modificar aún más V. natriegens para que sea capaz de alimentarse de los subproductos que produce cuando descompone el PET. Por último, necesitamos modificar V. natriegens para producir un producto final deseable a partir del PET, como una molécula que sea una materia prima útil para la industria química”.