Liliana Pardo López y Rosa María Gutiérrez Ríos
Investigadoras del Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México.
Las bacterias marinas han demostrado ser moduladoras de la biogeoquímica del planeta; conocer su composición ha permitido identificar especies clave en estos procesos, así como a las moléculas responsables. Más allá de esto, las bacterias marinas tienen un arsenal genético capaz de producir compuestos químicos y proteínas de interés industrial, además de farmacológico, útiles para la biorremediación de lugares impactados por la actividad humana.
La diversidad bacteriana de los mares del territorio mexicano ha sido poco explorada. Por ello, estudiar estos ecosistemas con el propósito de conocer su composición, distribución y características ayudará a establecer estrategias de regulación y explotación.
Recientemente, el Consorcio de Investigación del Golfo de México (CIGoM) realizó la primera línea base de bacterias del golfo, a raíz de lo cual encontró microorganismos de interés socioeconómico y otros con capacidad degradadora de hidrocarburos del petróleo. Los hallazgos obtenidos en 16 campañas oceanográficas (de marzo de 2015 a septiembre de 2018) integran el Atlas de bacterias, el cual constituye un esfuerzo de tres instituciones públicas que forman parte del CIGoM: el Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), Baja California, y el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), Unidad Mérida.
Hallazgos en aguas someras y profundas
Con el fin de conocer la diversidad bacteriana, se exploraron aguas someras y profundas, estos últimos sedimentos de hasta 3 500 metros de profundidad, desde Tamaulipas hasta la península de Yucatán. De las muestras colectadas, se obtuvo el material genético (ADN) de las bacterias que viven en la zona y se clasificaron en función de su cercanía filogenética, es decir, del parecido que tiene una secuencia de ADN con otras ya clasificadas, para así saber el tipo de bacteria observada.
¿Por qué estudiar de esta forma a los microorganismos del golfo de México? Porque muchos de ellos viven en escenarios difíciles o imposibles de cultivar aun con los avances actuales, ya que sus condiciones de vida no pueden reproducirse en un laboratorio. Así, la información obtenida del ADN ambiental, mediante la técnica conocida como metagenómica, da una buena idea de las comunidades microbianas que habitan en distintos ambientes. Una descripción más amplia de este proceso puede consultarse en el Atlas de bacterias.
Bacterias amigables con el ambiente
Lo descubierto en las zonas estudiadas es muy interesante; se descubrieron 450 géneros de bacterias que se repetían en todos los sedimentos colectados y a esto le llamamos el núcleo de las bacterias del golfo de México; posteriormente, las comparamos con bacterias presentes en otros mares del planeta y observamos que había bacterias que sólo existen en este golfo. Hallamos también conjuntos de bacterias que han desarrollado estrategias para convertir los hidrocarburos del petróleo (compuestos formados principalmente por átomos de carbono e hidrógeno) en compuestos útiles para su crecimiento y, en muchos casos, degradarlos hasta obtener compuestos amigables con el ambiente.
Lo anterior fue posible gracias al uso de técnicas de frontera como la secuenciación del ADN «de escopeta». De los fragmentos de ADN obtenidos por esta técnica pudimos reconstruir los genomas de muchas de las bacterias presentes en el agua y los sedimentos. Ahora tenemos una idea más clara de los genes que codifican para las enzimas involucradas en la degradación del petróleo, lo cual nos ayudará en el futuro para el uso biotecnológico de enzimas como dioxigenasas y esterasas (patentes en trámite). Las dioxigenasas ayudan a romper anillos aromáticos de compuestos derivados de hidrocarburos y las esterasas contribuyen a romper enlaces en compuestos plásticos derivados de hidrocarburos y moléculas de lípidos.
El hallazgo de esta abundancia de bacterias degradadoras de hidrocarburos nos habla de la historia del golfo de México: corrobora que en su Zona Económica Exclusiva (ZEE) existen de manera natural emanaciones de petróleo crudo y producción de gases que han permitido a las bacterias crear estrategias para adaptarse a estos ambientes. La capacidad biorremediadora de las bacterias del golfo de México se ha puesto a prueba en dos derrames: el de la plataforma Ixtoc-I en aguas mexicanas, en 1979, y el mayormente conocido como el pozo de Macondo, Deep Water Horizon (DWH), en 2010; en ambos casos, las bacterias limpiaron parte de los productos del derrame.
Una de las contribuciones importantes del CIGoM ha sido el conocimiento que ahora tenemos de las bacterias del golfo, como su capacidad de degradar el petróleo. En un futuro cercano y con un sólido proyecto de investigación, se podrán proponer programas de contingencia ante derrames que aceleren el proceso de degradación y limpien los mares y arenas costeras de una forma amigable con el ambiente.
Referencias
Rodríguez-Salazar, J., Loza, A., Ornelas-Ocampo, K., Gutiérrez-Ríos, R. M. y Pardo-López, L. (2021). Bacteria From the Southern Gulf of Mexico: Baseline, Diversity, Hydrocarbon-Degrading Potential and Future Applications. Frontiers in Marine Science, 8, 1-23. https://doi.org/10.3389/f mars.2021.625477
Van Beilen, J. B., Panke, S., Lucchini, S., Franchini, A. G., Röthlisberger, M. y Witholt, B. (2001). Analysis of Pseudomonas putida alkane-degradation gene clusters and flanking insertion sequences: evolution and regulation of the alk genes. Microbiology, 147(6), 1621-1630. https://doi.org/10.1099/00221287-147-6-1621
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