Revista hipÓtesis
Empleando una novedosa estrategia de evolución/selección dirigida, diseñada en la Universidad de los Andes, científicos encontraron nuevas bacterias capaces de degradar plásticos y residuos agrícolas
Con base en los análisis de ADN, los investigadores determinaron que esta nueva comunidad microbiana está compuesta por tres especies de bacterias. Dos de ellas son nuevos taxones (un nuevo género y una nueva especie) nunca antes descritos ni reportados en la literatura, y provenientes de suelos andinos colombianos.
Así queda consignado en un artículo, elaborado por científicos colombianos, y recién publicado en la revista ISME Communications, (adjunta a la Sociedad Internacional de Ecología Microbiana), de la Editorial Springer Nature.
De acuerdo con sus autores, una de estas bacterias, llamada Pristimantibacillus lignocellulolyticus, tiene un enorme potencial enzimático para la degradación y transformación de residuos vegetales. Esto último es muy importante para los procesos de sacarificación (liberación de azucares de material vegetal) en las biorefinerias.
“Por otro lado, y con base en análisis químicos estructurales de los derivados de la lignina (polímero vegetal de compuestos aromáticos) y de los plásticos, logramos determinar que una de las especies de este consorcio (comunidad), perteneciente al género Pseudomonas, tiene la capacidad de metabolizar compuestos aromáticos derivados de los plásticos de origen fósil, como el tereftalato, el famoso PET, y producir polímeros biodegradables”, asegura el investigador Diego Javier Jiménez, director del Grupo de Investigación en MICRObiomas y BIOenergía de los Andes, y principal autor del estudio.
Según el investigador, la comunidad bacteriana mínima que diseñaron tiene un enorme potencial para ser una plataforma biotecnológica en la producción de enzimas útiles en la transformación y aprovechamiento de residuos agrícolas y plásticos.
“Por otro lado uno de los miembros de esta comunidad podría ser una especie prometedora para la producción de bioplásticos a partir de compuestos derivados de la lignina y de los plásticos de origen fósil, como el PET”, afirma Jiménez, y agrega que, esto último, podría ser una estrategia interesante e innovadora para el upcyling y la economía circular de los plásticos no biodegradables en Colombia.
El estudio de los microbiomas de suelo como aporte a la bioeconomía
La investigación del profesor Jiménez se encuentra enmarcada en el estudio de comunidades microbianas, que incluyen a bacterias y hongos, en los suelos de los bosques andinos y de los manglares. De manera particular, Jiménez y su grupo estudian cómo diseñar en el laboratorio y caracterizar con estudios de ADN comunidades microbianas de estos ecosistemas, que tengan la capacidad de transformar, degradar y/o crecer en residuos agrícolas como la caña de azúcar, el rastrojo de maíz y la cascarilla de arroz, o en plásticos como el PET o el polipropileno.
De igual manera, el grupo busca comprender cuál es el impacto de la contaminación con microplásticos en suelos de manglar y cómo esta afecta el funcionamiento de dichos ecosistemas, claves para la mitigación del cambio climático.
En la actualidad, Jiménez pertenece a la Iniciativa Internacional para el estudio de microbiomas de manglares (MMI), un proyecto que busca la identificación de prioridades y enfoques de investigación para comprender, proteger y rehabilitar los ecosistemas de manglares, y es miembro activo de la red MENZYPOL, una colaboración de investigadores colombianos y alemanes que busca desarrollar investigación de calidad dentro del campo de la degradación y síntesis de polímeros.
Producto de esta última colaboración, recientemente publicaron un artículo científico donde se identifican las prioridades de investigación dentro del campo de la transformación microbiana de plásticos.
Relevancia ecológica y biotecnológica
El primer objetivo de la investigación recién publicada fue diseñar una comunidad bacteriana mínima y versátil, capaz de degradar y crecer en residuos agrícolas como los mencionados anteriormente. El segundo objetivo fue la caracterización de esta comunidad mediante análisis metagenómicos (de ADN), con el fin de explorar su potencial metabólico para la transformación y el aprovechamiento biotecnológico de polímeros vegetales, como la celulosa, el xilano y la lignina, y sintéticos, como los plásticos de origen fósil.
“Para el diseño del consorcio microbiano tomamos suelo de bosque andino, en Gambita, (Santander) como fuente inicial de células microbianas. Posteriormente, utilizamos una estrategia novedosa de evolución/selección dirigida, llamada en inglés dilution-to-stimulation/extinction)”, comenta Jiménez.
El experto detalla que este método novedoso, que ya se encuentra publicado, permite la selección de una comunidad mínima de microrganismos capaces de crecer en una única fuente de carbono (en este caso residuos agrícolas).
“Una vez obtenida esta comunidad microbiana, realizamos la secuenciación del ADN de toda la comunidad, para poder reconstruir y analizar los genomas de las especies bacterianas que lo conforman. Para esto último, utilizamos diferentes herramientas computacionales”, indica el investigador.
Para Jiménez, la relevancia de este trabajo radica en el hallazgo de los dos nuevos taxones bacterianos en suelos colombianos, que además tienen la capacidad de transformar residuos agrícolas y plásticos.
“Esto último, es importante para el aprovechamiento biotecnológico de estos polímeros y su uso dentro de la bioeconomía circular. Finalmente, se tiene evidencia de otros nuevos taxones bacterianos que son derivados de los suelos de bosque en Colombia. Esto es una muestra de la enorme diversidad, no solo de animales y plantas, sino también de bacterias en nuestro país, que pueden ser utilizados para mejorar procesos biotecnológicos”, puntualiza Jiménez.
Revista hipÓtesis
