Investigadores del Cinvestav Mérida preparan en laboratorio un poderoso ejército de bacterias marinas para hacer frente a un posible derrame de crudo en gran escala, un peligro latente en el Golfo de México.
Estos asombrosos microorganismos literalmente “comen petróleo”, es decir, pueden degradar e integrar los hidrocarburos en su metabolismo de forma natural. Y aunque no son muy numerosos en el ambiente, el crudo estimula su crecimiento y el aumento de su población, lo que puede ser de vital importancia en la recuperación del mar tras un vertido de crudo.
Desde hace tiempo se sabe de las “bacterias come petróleo”. Esta capacidad microbiana ha sido estudiada y reportada en otros sitios, pero en México se le había prestado poca atención, refiere el Dr. José Quinatzin García Maldonado.
En el Golfo de México, tras la explosión de la plataforma “Deepwater Horizon” en 2010, que provocó el mayor derrame accidental de petróleo de la historia, científicos de EE.UU. realizaron estudios, pero solamente en su zona.
Del escaso conocimiento de la parte mexicana nació en 2015 el CIGoM (Consorcio de Investigación del Golfo de México), un vasto proyecto en el que participan más de 300 investigadores de diversas instituciones nacionales e internacionales.
Colección
Como parte de este esfuerzo, investigadores del Cinvestav aislaron y caracterizaron los consorcios bacterianos del Golfo con capacidad de degradar hidrocarburos para determinar las condiciones en que pueden hacerlo más rápido y para identificar el tipo de petróleo que pueden consumir.
“Aislamos de 15 a 20 consorcios de microorganismos recolectados en siete cruceros oceanográficos. Un consorcio es la mezcla de varias especies de bacterias con distintas capacidades”, explica el Dr. García, coordinador del estudio. “En el laboratorio los mantuvimos con petróleo como su único alimento, hasta que lo degradaron”.
En pocas palabras, continúa, limpiaron el agua de crudo, realizaron una biorremediación, que de hecho es una de las estrategias para combatir un derrame. La más utilizada es el uso de dispersantes, que son como jabones que rompen la mancha de petróleo en gotas que se dispersan por efecto de las corrientes. “Pero las bacterias están ayudando a eliminar el crudo, a convertirlo en bióxido de carbono (CO2)”.
Los estudios son con diferentes tipos de petróleo —desde ligeros hasta extrapesados— a fin de precisar las condiciones en que las bacterias actúan de manera más eficiente e identificar el tipo de crudo que pueden degradar en busca de hacer más rápido el proceso de limpieza del mar.
Se ha experimentado además con tratamientos de bioestimulación, que consisten en utilizar nutrientes (como fósforo y nitrógeno) que favorecen el crecimiento de las bacterias, con lo que aumentan su potencial de comer hidrocarburos. Y en busca de la mejor estrategia, también se usan dispersantes.
“Realizamos estos experimentos a escala mesocosmos, que es el puente entre el laboratorio y las condiciones reales. No podemos hacerlo en la naturaleza porque es difícil y no hay permisos, pero sí tratamos de que todo fuera lo más auténtico, así que usamos contenedores con 2,500 litros de agua de mar de Progreso y movimiento similar al oleaje. Luego, aplicando estrategias de bioaumentación, aventamos a los consorcios para ver cuánto petróleo eran capaces de degradar”.
Los resultados han sido muy satisfactorios, dice. En siete días estaba eliminada la fracción de los hidrocarburos lineales. Con los aromáticos, que son más agresivos, el proceso tardó un poco más.
El petróleo es una mezcla compleja de diferentes compuestos llamados hidrocarburos, explica. Existen hidrocarburos simples, denominados lineales por su estructura molecular, e hidrocarburos aromáticos, que forman moléculas cíclicas más complejas. Una muestra de petróleo puede contener más de treinta diferentes tipos de hidrocarburos lineales y aromáticos.
Biotecnología
Estas bacterias se han convertido en un producto biotecnológico, porque son como una maquinaria de limpieza. “Son nuestros consorcios y estamos viendo cómo podemos protegerlos y aplicarlos, porque están ahí en el congelador, pero hay que hacerlos crecer y emplearlos debidamente”, señala.
El inventario de microorganismos degradadores de hidrocarburos del Cinvestav cuenta con réplicas en el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (Cicese) y el Instituto de Biotecnología de la UNAM (IBt).
La investigación relativa a la degradación, a cargo del Dr. Norberto Ulises García Cruz, está muy avanzada, señala. “Por mi parte, me encargo de qué bacterias lo hacen y con qué estrategias”.
“Criar” bacterias
Al común de los mortales podría parecer difícil el trabajo con microorganismos porque son invisibles, ya que miden menos de un milímetro —una micra, de hecho—, pero por el microscopio puede advertirse que son superabundantes: en un mililitro de agua de mar hay millones de células bacterianas.
Los científicos las ponen en un medio de cultivo con todos los nutrientes que necesitan. Al añadir la fuente de carbono —el petróleo— comienzan a crecer y reproducirse de tal forma que se hacen visibles. El agua se enturbia, ya que los organismos producen unos exopolisacáridos, componentes de sus membranas que son como mocos, que se generan de la biomasa.
El proyecto participa en dos de las cinco líneas de acción del CIGoM: en la cuatro, “Degradación natural de hidrocarburos”, trabajan de manera conjunta con el IBt y el Cicese. “Las tres instituciones hemos aislado consorcios microbianos a diferentes profundidades en el Golfo de México y las tres estamos compitiendo para ver quién degrada más petróleo”.
Con este material se formará una colección de microorganismos que incluirá tanto sus descripciones como sus mecanismos de acción.
En la línea dos, su objetivo es establecer una línea base de los microorganismos del Golfo de México. “Esto es, para saber a quiénes aislé, necesito saber quiénes están en todo este ecosistema. Actualmente, en muchos puntos ya sabemos qué bacterias están en los sedimentos y en la columna de agua”, dice.
Esto se realiza por medio de un proceso llamado secuenciación masiva, explica. Se recolectan las células presentes en 100 litros de agua y se les extrae el ADN, que es secuenciado con un gen que permite distinguir a nivel de género.
Unas barras de composición permiten saber qué bacterias están, en qué proporciones y tras compararlas con distintas muestras determinan las variables ambientales, con lo que ya es posible caracterizarlas.
Una muestra de sedimento marino tiene alrededor de 12,000 “especies” de bacterias, detalla el investigador, quien aclara que el término exacto es unidades taxonómicas operativas, porque el concepto de especie se generó en botánica y alude a cuestiones macroscópicas. “Al final son las diferencias en su secuencia genética las que permiten distinguir si es ‘José’, si es ‘Carlos’ o si es ‘Eugenia’”.
Conclusiones
El estudio permitió el descubrimiento de que las bacterias con la capacidad de degradar hidrocarburos más abundantes en el Golfo son de los géneros Alcanivorax, Marinobacter y Colwellia.
Otra conclusión importante es el reporte de gran diversidad de microorganismos y cómo estos cambian de acuerdo con la profundidad y condiciones de cada sitio. Con esta información se va a elaborar un Atlas con los datos de las bacterias presentes en las zonas estudiadas del Golfo de México y su relación con las variables ambientales.
Un hallazgo a destacar, continúa el Dr. García Maldonado, es que en casi todas las muestras marinas están representadas las bacterias con capacidad de degradar petróleo, pero hay que saberlas cultivar, hacer crecer. Una vez en laboratorio, cuando ya se sabe qué es lo que requieren, incrementan su tamaño y su capacidad de degradar petróleo se vuelve muy alta.
“La conclusión sería que en esta zona del Golfo tenemos maquinarias microbianas con la capacidad de degradar diferentes tipos de petróleo en no más de cinco días, en una concentración de uno o dos gramos por litro”, indica el investigador.
Hacer crecer las bacterias en laboratorio lleva un mes, lo que significa que habría que tener listos los consorcios para ponerlos a trabajar en cualquier momento. “Tenemos ya microorganismos congelados de buen tamaño, preparados para que cuando nos digan ‘hay un derrame’ los tengamos listos en cuatro días para entrar en acción”.
“Y una vez en contacto con el petróleo, en otros cinco días cuando mucho habría una disminución considerable de la macha de crudo en el mar”.— D.Y.
“Tenemos ya microorganismos preparados para que cuando nos digan ‘hay un derrame’ los tengamos listos en cuatro días para entrar en acción”.
Fuente: yucatan.com.mx