Microorganismos devoradores de tóxicos

Un grupo de científicos de la Unidad Académica de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Zacatecas (UACQ UAZ) ha aislado y caracterizado algunos microorganismos como potencial biorremediador, que disminuyen en 30 por ciento la presencia de metales pesados —principalmente mercurio (Hg)— en la presa de El Pedernalillo, en la comunidad La Zacatecana, en Guadalupe, Zacatecas.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el maestro en ciencias Rubén Octavio Méndez Márquez, docente investigador de la UACQ de la UAZ y líder de este proyecto de biosustentabilidad, especificó que trabaja en él desde hace dos años, junto con las maestras Fuensanta del Rocío Reyes Escobedo, Linda Elibeth Reyes Escobedo y Mercedes Núñez, quienes colaboran en el Laboratorio de Microbiología, en coordinación con el Laboratorio de Análisis Fisicoquímicos de Aguas y Suelos del Programa de Químico Farmacéutico Biólogo (QFB), así como Fabián Solano Elías y Daniela Lizbeth Troncoso Vázquez, egresados de la institución académica referida de la UAZ.

“En el Laboratorio de Microbiología desarrollamos proyectos clínicos, ambientales, ecológicos y biosustentables. En este último campo, buscamos biorremediadores como alternativas y soluciones de problemas ambientales. En Zacatecas es muy conocida la acumulación histórica de mercurio y otros metales pesados como cadmio (Cd), arsénico (As), plomo (Pb) —por mencionar algunos—, en la presa de El Pedernalillo, mejor conocida como la presa de La Zacatecana, en donde particularmente, a lo largo de siglos de extracción minera, ha generado acumulaciones importantes de mercurio, así como una serie de alteraciones en la homeostasis de habitantes de las zonas aledañas y de la capital zacatecana”.

Microorganismos resistentes

El grupo de investigadores de la UAZ ha aislado y caracterizado una serie de organismos —hongos, bacterias, microalgas— que mediante inducción de enzimas con proteínas especializadas disminuyen las concentraciones de mercurio a nivel ambiental en 30 por ciento.

Los organismos absorben parte de la concentración del metal pesado, lo incorporan a su biomasa y queda confinado al organismo. Entre estos organismos se encuentran los hongos del género Penicillium, Aspergillus y algunas especies de cándida como Candida albicans.

Méndez Márquez explicó que entre los principales hallazgos de este estudio, se encuentra haber detectado en los microorganismos una resistencia a los metales pesados más alta de lo que esperaba el grupo de investigación. Otro es que en los distintos muestreos, temporalidades y horas del día, el equipo encontró géneros micóticos muy similares, lo que es reiterativo en cuanto a las especies detectadas.

“Debido a la presencia de estos microorganismos, hemos comprobado que vamos por buen camino. Hasta donde hemos estudiado, la presencia de metales pesados no se puede eliminar con estos biorremediadores en su totalidad, pero sí disminuir en una cantidad importante mediante modificaciones químicas. Los microorganismos que tienen estas actividades biorremediadoras son bacterias, hongos, microalgas e inclusive organismos como algas marinas, lirios acuáticos y otro tipo de plantas con actividad bioacumuladora —es decir, que por su sistema reticular y sus raíces adquieren parte de esa concentración de metal pesado y la incorporan en su biomasa—. Se podría decir que son ‘acarreadores’ del metal pesado y disminuyen su efecto tóxico en el ambiente e incluso algunos organismos como Aspergillus, Penicillium y Rhizopus cambian la valencia del metal, lo que disminuye su toxicidad original”.

El también encargado del Laboratorio de Microbiología Sanitaria de la UACQ de la UAZ expuso que establecer mecanismos de modificación de formas tóxicas de metales pesados es una alternativa generada de manera natural por dichos microorganismos. Entre los microorganismos que el equipo de investigadores ha detectado como la mejor alternativa de tratamiento, ya que presentan mayor efecto biorremediador, son los hongos de tipo Aspergillus niger y levaduras como Candida albicans, esto debido a su resistencia a las altas concentraciones de mercurio.

“Le llamamos ‘de biorremediación’ porque estamos remediando algo que nosotros mismos como seres humanos alteramos en el pasado, pero que gracias al uso de estos organismos podemos hacer este proceso más amigable, además de económico y viable de forma ambiental. Anteriormente se han hecho otras propuestas de remediación química o por extracción —como una planta de extracción de mercurio—, procesos que son sumamente costosos, que no son redituables económicamente hablando y que finalmente no se han implementado en la laguna”.

Rubén Méndez Márquez, químico farmacéutico biólogo, explicó que para los aislamientos micológicos, el equipo de científicos ha realizado cuatro muestreos en distintas temporalidades y zonas de La Zacatecana, para obtener cultivos de hongos a distintas concentraciones de sales mercuriales como el óxido de mercurio (HgO).

“Estas especies que surgieron en la laguna de manera natural han evolucionado y actualmente gracias a sus procesos adaptativos activos presentan una resistencia sorprendente a la contaminación, lo que significa que si utilizamos este tipo de organismos aislados originalmente de estos entornos, nos podrían ayudar de manera importante por sus mecanismos moleculares a disminuir los efectos toxicológicos en un tratamiento ecológico”.

Efecto de biorremediación

Agregó que actualmente el equipo de investigadores también trabaja en un análisis a profundidad del espacio físico de la laguna, por metodologías como sondas de sumersión para analizar el agua a distintas profundidades y determinar las áreas con mayores concentraciones de estos hongos biorremediadores, acción que no han finalizado debido a la necesidad de equipos como lanchas y muestreadores especiales.

“Lo que hemos hecho es el análisis en la parte perimetral, a distintas temporalidades y horas del día para exacerbar más la presencia de estos organismos, que han coincidido en los distintos muestreos. Otras partes de la investigación, por ejemplo, la encabezada por la maestra Fuensanta Reyes, han detectado levaduras y plantas también con estas propiedades biorremediadoras. Cuando tenemos una interacción simbiótica entre estos dos organismos —planta y hongo— se incrementa el efecto de biorremediación”.

Por su parte, Fuensanta del Rocío Reyes Escobedo, docente investigadora en el área de Microbiología, de la UACQ de la UAZ, expuso que mediante monitoreo del ambiente, el equipo de científicos ha identificado la levadura Saccharomyces cerevisiae como potencial biorremediador al ponerla en contacto con metales pesados y evaluar su concentración al inicio y al final de la experimentación.

“Con este organismo también tuvimos muy buenos resultados a nivel laboratorio, ya que disminuyó la concentración en un alto porcentaje. Ahora estamos tratando de valorar a partir de muestras en el ambiente y exponerlos a agua, lodo y otras sustancias volatilizadas en la presa de La Zacatecana, para valorarlos con respecto a otros microorganismos. Una vez que hayamos finalizado de contabilizar la disminución de concentraciones de metales pesados en el ambiente real —lodo y agua—, hacerlo llegar directamente a las autoridades correspondientes para establecer medidas ambientales a gran escala en dicha presa”, expuso.

Reyes Escobedo, también maestra en ciencias de la salud con especialidad en salud pública, exteriorizó un agradecimiento a los integrantes del Laboratorio de Análisis Fisicoquímicos de Aguas y Suelos de la UACQ de la UAZ por su participación en el proyecto en relación con la experimentación química.

Rubén Méndez indicó que el equipo ya concluyó la primera etapa de este proyecto, que consistió en el aislamiento y caracterización de los organismos cultivados a nivel laboratorio; la continuación radica en aplicar parte de estos hongos para cuantificar el efecto que presentan en un entorno real —laguna de La Zacatecana—, para lo que requieren extraer muestras de suelo y agua y saber cuál es el efecto que generan en la muestra, con el uso de metodologías analíticas e instrumentales que permitan evidenciar la modificación en un antes y después de la aplicación del organismo.

“Un avance más complejo del proyecto es asegurar que estos organismos biorremediadores funcionen en diversos lugares, más allá de los efectos que tienen localmente en La Zacatecana, este sería un objetivo que vislumbramos a largo plazo. Antes de eso necesitamos tener la certeza total de que estos hongos están generando un efecto biorremediador en esta presa, ya que el hecho de que presenten resistencia a los metales pesados no necesariamente es sinónimo de que sea remediador, pero esa es una referencia importante que nos sirve como base para escalarlo a algún otro entorno contaminado como los lixiviados de minas activas o no activas para, de alguna manera, mitigar los metales pesados que se encuentran confinados y que causan problemas ambientales importantes”.

Una etapa principal es saber que se tiene el efecto estudiado y una vez comprobado escalarlo a la siguiente actividad, que es la biorremediadora. El maestro Rubén Méndez expresó su apertura para colaborar con otros grupos de investigación o instituciones académicas para el fortalecimiento de este estudio.

“El enfoque que da una persona a un proyecto de colaboración suele ser limitado, mientras más personas participen, los proyectos se enriquecen. Actualmente no pensamos en trabajos individuales sino en la colaboración en equipo como algo fundamental”, finalizó.

Fuente: CONACYT.