¿Puede la biotecnología solucionar problemas medioambientales?

El Día del Compromiso Internacional del Control del Mercurio planteamos la posibilidad de que los organismos transgénicos puedan ayudar a descontaminar suelos afectados por este metal pesado.

Un organismo transgénico es aquel al que se le han introducido, mediante biotecnología, uno o varios genes que le permiten llevar a cabo funciones que un organismo de su misma especie pero sin esos genes —que llamamos, por oposición, organismo isogénico— no puede realizar. Son muy conocidos los empleados en agricultura: el polémico maíz resistente a herbicidas, variedades de arroz cuyo grano produce vitamina A, o incluso el algodón con el que se fabrican los billetes en la Comunidad Económica Europea, son todos transgénicos. También se ha hablado ocasionalmente de salmones transgénicos para piscifactoría, capaces de crecer mucho más rápido y con menos comida que los isogénicos; o de aquellos cultivos bacterianos transgénicos que se emplean para producir medicamentos o productos sanitarios como la insulina humana, o trigo transgénico apto para celíacos .

Sin embargo, la biotecnología tiene el potencial de hacer mucho más. Se han desarrollado formas transgénicas de mosquito que ayudan a controlar las plagas de estos insectos, y con ello, las enfermedades asociadas. Ya existen tomates morados que, gracias a los genes de boca de dragón, pueden sintetizar sustancias con propiedades anticancerígenas. Y por supuesto, la transgénesis también puede utilizarse para arreglar daños medioambientales.

En el día del Compromiso Internacional contra el Mercurio, hablaremos de cómo la biotecnología puede ayudar a descontaminar y recuperar ambientes devastados por la contaminación de este metal pesado.

Un concepto clave: la biorremediación

La biorremediación se define como el empleo de seres vivos o sus productos derivados para recuperar un entorno natural perturbado por contaminantes. Para ello se suelen utilizar microorganismos, plantas o enzimas capaces de degradar o, al menos, retirar y retener del medio natural aquellos compuestos químicos que provocan el impacto negativo, ya sea en el suelo, en los sedimentos, en el fango o en el mar.

De este modo, hay tres formas de biorremediación: la microbiana, que usa bacterias y otros microorganismos; la degradación enzimática, que aprovecha enzimas para digerir los contaminantes, y la fitorremediación, mediante el uso de algas, hongos o plantas.

Desastre de Aznalcóllar
Uno de los contaminantes del desastre de Aznalcóllar en 1998 era el mercurio]

Todos tenemos el triste recuerdo de lo sucedido en 1998 en Aznalcóllar, Sevilla, tras el cual los suelos de Doñana quedaron contaminados con mercurio y otros metales pesados durante años. Para este tipo de situaciones, la mejor opción es la fitorremediación, específicamente empleando plantas. Aunque es el método más lento de los tres, también es el que permite una actuación en grandes superficies a bajo coste, y las plantas tienen una mayor capacidad de penetración en las capas profundas del suelo que los microorganismos. Pero encontramos un problema: no conocemos ninguna planta capaz de retirar del suelo y retener en sus tejidos el mercurio. De forma general, el mercurio es extremadamente tóxico para las plantas.

Plantas transgénicas que comen mercurio

En la naturaleza existen bacterias que son capaces de absorber y metabolizar el mercurio. Encontramos esta capacidad en un buen número de especies distintas del género Streptomyces, Pseudomonas y Bacillus. Estas bacterias cuentan con un sistema enzimático complejo que les permite realizar esas proezas y que está controlado por varios genes. Algunos permiten absorber el mercurio y reducirlo; otros están implicados en la conjugación del mercurio en formas orgánicas; otros en el transporte del mercurio al interior de la célula; otros codifican proteínas que permiten fijar el mercurio a la membrana celular sin causar daño… pero estamos hablando de bacterias. Como se ha indicado, no conocemos ninguna planta capaz de hacer esto. ¿Pero, qué sucede si obtenemos esos genes y los introducimos en una planta?

 

Microscopio
La biotecnología permite introducir genes de bacterias en plantas

Inicialmente se diseñaron variedades transgénicas de plantas capaces de absorber el mercurio, reducirlo y transformarlo en una forma volátil, que se difundía en la atmósfera, descontaminando así el suelo. Ahora bien, aunque es cierto que el mercurio volátil es mucho menos tóxico, siempre existe el riesgo de que vuelva a precipitar y contamine nuevas regiones.

En el paso siguiente, se incorporaron nuevos genes que permitían no solo absorber el mercurio del suelo por las raíces y transportarlo a las partes aéreas de la planta, sino también quelar el mercurio y acumularlo en las vacuolas, en un complejo mercurio-polifosfato. Este sistema tiene un par de ventajas adicionales respecto al método de volatilización. La primera, que permite retener el mercurio en un lugar controlado, como es el interior de los tejidos de las plantas, en vez de volatilizarse a la atmósfera, sin que la planta se intoxique. La segunda ventaja es la posibilidad de recolectar las plantas y extraer el mercurio retenido, de manera controlada.

Con este esbozo, a modo de ejemplo, es fácil vislumbrar el enorme potencial que puede tener la biotecnología en el campo de la biorremediación. Lo que parece más imprevisible es la reacción de aquellos colectivos que se oponen radicalmente a la transgénesis, al conocer que puede ser una herramienta muy eficaz para solucionar muchos y muy graves problemas de contaminación ambiental.

 

REFERENCIAS

Priyadarshanee, M., Chatterjee, S., et al. 2022. Cellular and genetic mechanism of bacterial mercury resistance and their role in biogeochemistry and bioremediation. Journal of Hazardous Materials, 423, 126985. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.126985

Rylott, E. L., & Bruce, N. C. 2020. How synthetic biology can help bioremediation. Current Opinion in Chemical Biology, 58, 86-95. DOI: 10.1016/j.cbpa.2020.07.004

Schiering, N., Kabsch, W., et al. 1991. Structure of the detoxification catalyst mercuric ion reductase from Bacillus sp. strain RC607. Nature, 352(6331), 168-172. DOI: 10.1038/352168a0

Xu, S., Sun, B., et al. 2017. Overexpression of a bacterial mercury transporter MerT in Arabidopsis enhances mercury tolerance. Biochemical and Biophysical Research Communications, 490(2), 528-534. DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.06.073

Yaashikaa, P. R., Kumar, P. S., et al. 2022. A review on bioremediation approach for heavy metal detoxification and accumulation in plants. Environmental Pollution, 119035. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.119035

 

Vary (Álvaro Bayón)

Vary (Álvaro Bayón)

Soy doctor en biología, especializado en especies invasoras. Intento divulgar sobre ciencia y naturaleza mientras lucho férreamente contra las pseudociencias y el pensamiento mágico. Cuando me queda tiempo, cazo pokémon y hago artesanía. Además, soy (un poco) adicto al twitter.

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