Nuestro actual estilo de vida y el continuo crecimiento de la industria química en el último siglo están provocando un impacto considerable sobre la salud humana y el medio ambiente debido a la acumulación de contaminantes químicos en el aire, el suelo y el agua.

Sería un error pensar que el planeta será capaz de resolver por sí solo el gran problema medioambiental que la humanidad está provocando. De ahí la importancia de buscar soluciones a la contaminación ambiental provocada por las actividades humanas e industriales.

En esa búsqueda, la ciencia tiene un importante papel, y numerosos grupos de investigación buscan herramientas para solucionar el impacto social y medioambiental de nuestro estilo de vida.

Una de las estrategias más novedosas es la aplicación de técnicas de biología de sistemas y biología sintética. En la biología de sistemas se estudia de manera global los organismos y su comunicación con el entorno para entender cómo interaccionan con la naturaleza. Luego, mediante técnicas de biología sintética, se reconstruyen microbios naturales para conseguir nuevas funciones celulares específicas con aplicaciones en la biorremediación (procesos en los que se utiliza a organismos vivos para absorber, degradar o transformar los contaminantes).

De esta manera, microorganismos como las bacterias son capaces de, una vez liberadas en el medio ambiente, eliminar determinados compuestos químicos de ecosistemas contaminados e incluso actuar como detectores localizando minas antipersonas enterradas en zonas bélicas.

En definitiva, las bacterias se convierten en el recurso biológico ideal para solucionar múltiples problemas en el campo de la biomedicina y la biotecnología industrial, agrícola y medioambiental.

¿Por qué apostar por el poder de la biotecnología contra la contaminación?

Uno de los desastres naturales más perjudiciales para el medio ambiente es un derrame accidental de petróleo en mares y océanos. Hasta ahora, para limpiar y recuperar el ecosistema dañado por un vertido de hidrocarburos existen varias estrategias: quemarlo, una opción rápida, aunque los residuos generados contaminan el agua y el aire; retenerlo con barreras o redes de contención requiere de absorbentes industriales que no contaminen el agua y maquinaria específica no disponible en todos los lugares del mundo; fragmentarlo, aunque promueve la posterior degradación natural hay que recurrir a dispersantes industriales, más perjudiciales para las especies marinas que el propio vertido, o añadir fertilizantes que alimenten a las propias bacterias del vertido, un proceso más lento que no asegura el crecimiento bacteriano.

En estos momentos, de entre todas estas tecnologías de remediación utilizadas para eliminar contaminantes del medioambiente, la biorremediación apunta a ser una opción más eficaz y prometedora que las técnicas de tratamiento tradicionales que no son lo suficientemente rentables desde el punto de vista económico y ambiental.

Existen distintos procesos de biorremediación: la degradación enzimática, en la que emplean enzimas capaces de hidrolizar los polímeros para luego tratarlos con microorganismos; la fitorremediación, en la cual usan plantas para absorber contaminantes y la remediación microbiana, donde el vertido se trata con microorganismos propios la zona contaminada (autóctonos) o de otros sitios (foráneos), ya sean hongos, algas o bacterias.

Las bacterias del género Pseudomonas son los microorganismos más empleados en estos procesos de biorremediación. La única bacteria del suelo de sencillo manejo en el laboratorio y capaz de sobrevivir a factores ambientales hostiles es la Pseudomonas putida, de ahí que sea la opción ideal para tratar la zona contaminada in situ sin necesidad de excavar ni transportar los vertidos.

¿Cómo se modifica una bacteria para una finalidad biotecnológica concreta?

Antes de poder modificar un microorganismo, se debe conocer extensamente su genética y las rutas metabólicas que realiza en su ciclo vital, todas aquellas reacciones químicas que es capaz de llevar a cabo para transformar una determinada molécula en otra.

Tal es así que, conocer su genética y el funcionamiento de su metabolismo, permite modificarlos genéticamente, para que adquieran funciones específicas con utilidad medioambiental. En el caso de la bacteria Pseudomonas putida, su ruta metabólica es ampliamente conocida, de ahí su amplio uso en biotecnología.

Pseudomonas putida y su aplicación en la biorremediación

En este contexto, el equipo liderado por Víctor de Lorenzo intenta comprender cómo la Pseudomonas putida, una bacteria no patogénica y fácilmente manipulable, es capaz de detectar y procesar la información ambiental a través de distintos circuitos genéticos.

Por ejemplo, tras unas series de mutaciones concretas, la bacteria es capaz de detectar 2,4-dinitrotolueno, un compuesto orgánico volátil utilizado en la elaboración de las minas antipersonas, mientras que otras mutaciones permiten a la bacteria degradar contaminantes orgánicos como, por ejemplo, 1,3-dicloropro-1-eno utilizado en productos fitosanitarios, o incluso eliminar contaminantes peligrosos como los metales pesados o los metaloides y, de esa forma, convertir la forma tóxica del arsénico inorgánico en su forma inocua.

Uno de los proyectos del grupo de microbiología medioambiental molecular, ha conseguido modificar un circuito genético de la bacteria Pseudomonas putida para que así detecte compuestos aromáticos dañinos para el medio ambiente como, por ejemplo, los compuestos hidrocarbonados que son liberados tras diferentes actividades industriales y humanas. Estamos hablando de compuestos orgánicos como el xileno, tolueno, benceno, entre otros.

Una vez que las bacterias responden a la presencia de estos compuestos orgánicos, cual sensor biológico, emiten una luz fácilmente detectable que, mediantes las tecnologías de remediación previamente citadas, permitirá su posterior eliminación de la zona contaminada.

Hoy en día resulta prometedor apostar por la biotecnología al servicio del medio ambiente, ya que el uso de microorganismos concretos para eliminar contaminantes del suelo y del agua constituye una estrategia potencialmente viable y amigable con la naturaleza.