Así actúa la bacteria que sorprende a los científicos por convertir sustancias peligrosas en compuestos inofensivos

Un equipo del Grupo de Investigación en Biotecnología Microbiana de la Ruhr University Bochum, liderado por el profesor Dirk Tischler, analizó el genoma de la bacteria del suelo Rhodococcus opacus 1CP e identificó numerosos posibles caminos metabólicos que le permiten descomponer compuestos aromáticos tóxicos en el ambiente, según informó el portal especializado Phys.org.

Este hallazgo revela que dicha bacteria actúa como un “especialista en limpieza” capaz de adaptarse a distintas condiciones ambientales, debido a la redundancia de enzimas en su gran genoma. Si se inactiva una enzima clave, otras pueden suplirla y activar rutas metabólicas alternativas, lo que permite a la bacteria degradar contaminantes peligrosos como fenoles, cresoles y estireno y convertirlos en CO₂.

El estudio, publicado en la revista científica Applied and Environmental Microbiology, resalta la importancia de comprender estos procesos para mejorar las estrategias de descontaminación ambiental y apoyar la resiliencia de los ecosistemas frente al cambio climático.

Características genómicas y versatilidad metabólica

El genoma de Rhodococcus opacus 1CP destaca por su tamaño, estimado en aproximadamente 8,6 megabases, cifra considerablemente superior al promedio de 6,2 megabases reportado para otros miembros del género.

Este volumen excepcional de información genética respalda la presencia de múltiples formas enzimáticas redundantes, que permiten al microorganismo adaptarse a cambios en la temperatura, concentración de oxígeno o disponibilidad de nutrientes, característica que resulta particularmente relevante en el contexto del cambio climático y la inestabilidad ambiental, según se detalla en la publicación original.

Desde su aislamiento inicial como degradador de clorofenoles y su reclasificación en 1999, Rhodococcus opacus 1CP se ha situado como modelo para el entendimiento de los mecanismos de descontaminación microbiana, gracias a la riqueza de rutas metabólicas que ha desarrollado.

El análisis genómico y transcriptómico realizado por el equipo de Tischler evidenció que este microorganismo cuenta con siete fenol-hidroxilasas, múltiples monooxigenasas del citocromo P450, cuatro catecol 1,2-dioxigenasas y dos catecol 2,3-dioxigenasas, así como siete maleylacetato reductasas. Estas enzimas permiten la transformación secuencial de contaminantes aromáticos en sustancias inocuas, dado que recurren a vías alternativas cuando alguna ruta primaria queda bloqueada.

Estrategias de adaptación y funcionamiento metabólico

El funcionamiento de estos mecanismos se demostró experimentalmente: al inactivar mediante mutación dirigida una o varias enzimas clave, la bacteria recurrió a otras rutas metabólicas hasta entonces consideradas de reserva.

Por ejemplo, la supresión triple de genes de fenol-hidroxilasa propició la activación de la vía meta para la degradación de compuestos como el p-cresol, una alternativa metabólica para la que hasta el momento no existían pruebas funcionales en este y otros Rhodococcus, conforme indicó la evidencia presentada por la revista científica.

Este proceso se traduce en la transformación de contaminantes aromáticos como el estireno, fenol, cresol y 2-clorofenol en intermediarios fundamentales, tales como catecol, protocatecuato y ácido fenilacético, que la bacteria canaliza hacia rutas centrales del metabolismo energético, lo que permite su conversión final en CO₂ (dióxido de carbono).

En palabras de Dirk Tischler: “Durante este metabolismo, el microorganismo obtiene energía y limpia el entorno para nosotros: un elemento central de la biotecnología ambiental”, conforme informó el portal especializado.

Dinámica genética y aplicaciones extendidas

Un hallazgo relevante es que los genes necesarios para la degradación de compuestos aromáticos, como los clústeres implicados en el ataque al estireno o al clorofenol, suelen localizarse en un gran megaplasmido denominado pR1CP1, cuya estructura y composición indican un origen foráneo, probablemente vinculado al intercambio horizontal de genes.

Esta característica contribuye a la plasticidad y rápida evolución del metabolismo del microorganismo, que también posee capacidad para degradar plásticos como el polietileno y el poliestireno, plastificantes, lignina, caucho y esteroides, como subrayó el informe publicado.

Rhodococcus opacus 1CP ofrece un modelo biotecnológico de referencia para la descontaminación de suelos y aguas afectadas por residuos industriales. Su estudio abre la puerta a estrategias avanzadas de biorremediación y recuperación ambiental basadas en el conocimiento detallado de la redundancia enzimática y las rutas metabólicas alternativas presentes en microorganismos del suelo.