Bacterias devoradoras de plástico: ingeniería genética e impacto ambiental

Las bacterias que se alimentan de plástico podrían ayudar algún día a combatir parte de los 14 millones de toneladas de plástico que se vierten en nuestros océanos cada año. La contaminación por plástico tiene graves consecuencias para los ecosistemas marinos y puede afectar a la salud humana. Por ejemplo, una vez que el plástico entra en el océano, puede asfixiar y enredar a los animales, según la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN). 

Los microplásticos también son ingeridos por muchas especies marinas que son presa de otras especies y que capturamos para alimentarnos. Como explican en Live Science, los microplásticos pueden filtrar los contaminantes tóxicos que se han acumulado en su superficie al cuerpo del organismo que los ha consumido, según la UICN.

Esas toxinas pueden acumularse y transferirse a través de la cadena alimentaria desde la vida marina a los seres humanos, siempre que comemos algo extraído del mar. En tierra, la mayoría del plástico termina acumulándose en vertederos o quemándose en incineradoras, lo que libera gases tóxicos. Solo el 16% de todo el plástico producido se recicla para fabricar plástico nuevo, según BBC.

Sin embargo, en 2016, científicos japoneses hicieron un descubrimiento notable que podría ayudar a abordar el problema mundial del plástico, según la revista Science. Los científicos recogieron botellas de plástico fuera de una instalación de reciclaje y descubrieron que una especie de bacteria se las estaba "comiendo". Normalmente, las bacterias pasan su tiempo absorbiendo materia orgánica muerta, pero Ideonella sakaiensis ha desarrollado un gusto por un cierto tipo de plástico llamado tereftalato de polietileno (PET).

Una ilustración 3D de la PETasa rompiendo cadenas de moléculas de plástico.  (Crédito de la imagen: Getty Images)

Después de analizar la bacteria, los científicos descubrieron que producía dos enzimas digestivas llamadas PET hidrolizante o PETasa. Cuando estas enzimas interactúan con el plástico PET, descomponen las cadenas moleculares largas en cadenas más cortas (monómeros) llamadas ácido tereftálico y etilenglicol. Estos monómeros luego se descomponen aún más para liberar energía para el crecimiento de la bacteria.

Tras el descubrimiento de las bacterias que se alimentan de plástico, muchos científicos genéticos han experimentado con Ideonella sakaiensis para mejorar su eficiencia. Una de esas investigaciones ha consistido en modificar genéticamente bacterias que son más eficientes en la producción de enzimas, como la E. coli, y convertirlas en fábricas de PETasas. 

Aunque el descubrimiento ofrece esperanzas en la lucha contra la acumulación de plástico, los científicos advierten de que todavía faltan años para que se pueda utilizar comercialmente de forma generalizada. De manera similar, la PETasa solo descompone el plástico PET, hay otros seis tipos de plástico que aún no podemos degradar con enzimas.

Súper PETasa

Los investigadores de la Universidad de Portsmouth han rediseñado la PETasa para crear un "cóctel" de enzimas que, según afirman, puede digerir el plástico hasta seis veces más rápido de lo normal. Los científicos combinan la PETasa con otra enzima que se alimenta de plástico, llamada MHETasa, para formar una superenzima, según la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). 

La enzima combinada PETasa-MHETasa se creó con un sincrotrón, un tipo de acelerador de partículas que utiliza rayos X 10 mil millones de veces más brillantes que el sol, según la Universidad de Portsmouth. Permitió a los investigadores ver los átomos individuales de cada enzima y dibujar sus planos moleculares. 

Luego, los científicos unieron su ADN para formar una superenzima que también puede descomponer el furanoato de polietileno (PEF), un bioplástico a base de azúcar. 

Una ilustración científica de la "súper enzima" creada al unir las enzimas MHETasa y PETasa de las bacterias que comen plástico.  (Crédito de la imagen: Rosie Graham)

Transformando el plástico en vainilla

Los investigadores de la Universidad de Edimburgo han estado utilizando la bacteria E. coli para convertir el plástico en vainillina, el componente principal del extracto de vainilla. Teniendo en cuenta que la demanda mundial de vainillina superó las 40.000 toneladas (37.000 toneladas métricas) en 2018 y que el 85 % se fabrica a partir de sustancias químicas extraídas de combustibles fósiles, el uso de plástico podría ser una alternativa ecológica, como informó anteriormente Live Science. 

Después de degradar el plástico PET en sus monómeros básicos, los investigadores llevaron el proceso un paso más allá y convirtieron uno de esos monómeros, el ácido tereftálico, en vainillina mediante una serie de reacciones químicas. Se cree que la vainillina resultante es apta para el consumo humano, aunque se necesitan más investigaciones.