M. en B. José Luis Rodríguez y Dra. Liliana Pardo López

La utilización y explotación de energías fósiles ha sido, a lo largo de más de 100 años, el motor principal de la evolución industrial. A nivel internacional, una de las fuentes energéticas fósiles ampliamente explotadas, ha sido sin duda la mezcla compleja de hidrocarburos llamada petróleo. En México, el petróleo ha sido fuente principal de desarrollo económico ya que cuenta con yacimientos que han sido utilizados desde la época prehispánica (datos arqueológicos sugieren el uso de chapopote como material impermeable y era incluso utilizado en la producción de alfarería), hasta nuestros días.

Los principales sitios petroleros utilizados en nuestro país pertenecen a áreas localizadas en el subsuelo, depósitos super ciales, cuencas oceánicas así como emanaciones naturales en las costas. Actualmente, el incremento en la demanda energética motivó la búsqueda de fuentes fuera de las áreas continentales, mediante la exploración de zonas agrestes o marinas. Esto ha contribuido a la obtención de nuevos yacimientos de petróleo, pero nos ha enfrentado a un problema mayor: la contaminación por derrames de hidrocarburos. Se estima que cada año entran a los océanos cerca de 3 mil 800 millones de litros de petróleo, como resultado de la sobreexplotación y sólo el ocho por ciento se debe a fuentes naturales. Esto afecta la fotosíntesis y provoca la muerte de organismos en ecosistemas marinos y terrestres.

Con el fin de contrarrestar los efectos nocivos de estos derrames, se han implementado diferentes técnicas físicas y químicas, así como tratamientos biologicos, para contender con los derrames de hidrocarburos en suelos y mares. Los tratamientos biológicos han demostrado ser más amigables con el medio ambiente, utilizando estrategias como la biorremediación, que consiste en el uso de microorganismos (como hongos y bacterias), así como organismos multicelulares (como plantas y algas), que contribuyen a la desintoxicación del ambiente por mineralización parcial o total de los compuestos contaminantes derivados del petróleo. Actualmente existen microorganismos (destacando las bacterias) que han demostrado adaptabilidad para vivir en diferentes ambientes y consumir una gran variedad de compuestos contaminantes derivados del petróleo, tanto en condiciones de laboratorio como en la aplicación in situ, facilitando la restauración de los ecosistemas perturbados por estos.

Derrames petroleros en el Golfo de México

Por su origen geológico, el Golfo de México es una cuenca con abundantes yacimientos de hidrocarburos y gas. Debido a la explotación y uso de hidrocarburos de esta zona, el Golfo de México es uno de los ecosistemas más afectados por derrames de hidrocarburos. Un ejemplo poco estudiado es el de la plataforma Ixtoc-I en 1979, provocado por la explosión del pozo ubicado en la Bahía de Campeche (frente a la península de Yucatán), donde se derramaron aproximadamente 30,000 barriles de petróleo por día, durante 10 meses, contaminando las costas de Campeche y Veracruz.

Otro desastre ocurrió en el 2010 frente a las costas estadunidenses de Lousiana, Mississippi y Alabama. Un pozo de extracción a cargo de la petrolera britanica British Petroleum (BP por sus siglas en inglés) fue escenario de unos de los derrames de petróleo más grandes en la historia del continente americano: 600 000 +/- 20% toneladas de petróleo crudo provenientes del pozo Macondo, a 1650 m de profundidad. Esto fue casi comparable con el derrame ocasionado dos décadas antes por la guerra del Golfo Pérsico en Kuwait. El evento es conocido como el derrame del Deepwater Horizon, una plataforma de perforación que pertenece a una extensa línea de explotación petrolera en el Noreste del Golfo de México. Este derrame produjo una masiva perturbación ambiental, que a seis años de haber ocurrido sigue dañando las aguas oceánicas así como la línea costera en EE.UU

La contingencia ambiental iniciada por la empresa BP aplicó estrategias, como utilizar 1.85 millones de galones de dispersantes químicos (Corexit®), así como la recuperación directa del petróleo y la quema selectiva de manchas de hidrocarburos en aguas super ciales. El derrame incluyó un fuerte volumen de gas metano, así como aceites y una fracción de hidrocarburos pesados que tardarían cerca de dos años en alcanzar las zonas costeras.

Las autoridades mexicanas, sensibles al desastre de la plataforma Deepwater Horizon y junto con el decreto de nuevas leyes que permiten las perforaciones en aguas profundas en territorio mexicano, encontraron impostergable e imperante impulsar estudios cientí cos multidisciplinarios en el Golfo de México. En el 2014 se crea un macro Consorcio de Investigación del Golfo de México (CIGoM), conformado por aproximadamente 200 investigadores del país.

Juntos, oceanógrafos, biólogos, físicos, químicos e ingenieros de las instituciones nacionales más reconocidas llevan a cabo el más grande proyecto de investigación realizado en el Golfo de México. El proyecto tiene cinco ejes de acción que incluyen la creación de una línea base del Golfo de México, es decir, un estudio que contempla la medición de todos los indicadores físicos, químicos y biológicos que pudieran contribuir a un mejor monitoreo y para la prevención de potenciales derrames, hasta la fabricación nacional de prototipos gliders (aviones controlados remotamente) para la toma de muestras.

Por parte de la UNAM, ya se contaba con un conocimiento geo-físico y macro ambiental del Golfo de México; sin embargo, existe poca información de los microorganismos que éste alberga. Es ahí donde comienza nuestro trabajo como biólogos moleculares involucrados en el CIGoM. Queremos contribuir en el conocimiento de la línea base del Golfo de México y al mismo tiempo aydar a contender con la contaminación de los posibles derrames petroleros. Con el conocimiento y caracterización de las bacterias de la zona, podrán generarse nuevas herramientas de uso biotecnológico en biorremedación, algunas ya conocidas y otras con capacidades que aún no han sido exploradas. El Instituto de Biotecnología de la UNAM es un participante clave dentro del macroconsorcio CIGoM, ya que cuenta con la experiencia en áreas como microbiología, metagenómica y bioquímica.

Actualmente llevamos a cabo estudios metagenómicos (la genómica de una comunidad) empleando técnicas de secuenciación masiva de frontera que nos permiten obtener información de las bacterias que habitan diversos ambientes como agua y sedimento marino de aguas profundas. Estos estudios implementan estrategias independientes de cultivo, ya que sólo necesitan ADN de las muestras, a partir del cual se caracteriza la presencia de marcadores moleculares universales, que permiten explorar sin restricciones la gran mayoría de bacterias, incluidas nuevas especies por describir. Con los estudios metagenómicos hemos comenzado a detallar un Atlas de la microbiota o conjunto de microorganismos que se encuentran en la zona del Golfo de México, lo que nos ayudará a formar una linea base de los microorganismos que ahí habitan. El área de estudio a explorar a cargo del Instituto de Biotecnología abarca desde el norte del estado de Tamaulipas, hasta el sur del estado de Veracruz. Un dato interesante es que dentro de la microbiota total obtenida hasta ahora (a partir de secuenciación de su material genético), encontramos aproximadamente 15 géneros de bacterias degradadoras de hidrocarburos que habitan el fondo marino, mismas que intentamos cultivar en el laboratorio para un futuro uso en procesos de biorremediación.

Otro de los objetivos que el grupo del IBt se ha planteado, es la búsqueda de genes y enzimas que permitan obtener bene cios y nuevos productos involucrados en la degradación de hidrocarburos y que, al aplicarlos, ayuden a contender con posibles desastres naturales o causados por la explotación humana del petróleo. Este objetivo lo desarrollamos utilizando una estrategia basada en la construcción de metagenotecas (material genético ADN metagenómico unido a secuencias que permiten su expresión), utilizando ADN de bacterias que viven cerca de las zonas chapopoteras, lo que permitirá seleccionar enzimas capaces de degradar hidrocarburos, ya sea alifáticos o aromáticos.

La meta de CIGoM es que, en el futuro, México cuente con herramientas de observación, desarrollo biotecnológico y modelos numéricos pertenecientes al Golfo de México que permitan establecer planes de contingencia y actividades de mitigación en caso de ocurrir derra- mes de hidrocarburos a gran escala, así como proporcionar información para evaluar su impacto ambiental. Estas herramientas, en conjunto con las capacidades naturales de los microorganismos, generarán estrategias idóneas de biorremediación, en caso de ser necesarias.

Para mas notas visita: https://biotecnologiaibtunam.files.wordpress.com/2016/12/bm7corr.pdf