Una bacteria modificada genéticamente es capaz de descomponer los plásticos en agua salada, informaron Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte en un nuevo estudio.
El equipo de investigación modificó genéticamente un microorganismo marino con el objetivo de descomponer el plástico presente en agua salada. Concretamente, este organismo alterado tiene la capacidad de degradar el Tereftalato de Polietileno (PET).
El PET es uno de los plásticos más versátiles y es ampliamente utilizado en una variedad de productos, desde botellas de agua hasta prendas de vestir. Desafortunadamente, la mala gestión de los residuos de este material ha generado un problema de contaminación en los océanos del mundo.
«Nuestro descubrimiento reviste gran importancia en la lucha contra la contaminación plástica en los entornos marinos», afirmó Nathan Crook, autor principal del estudio y profesor asistente de Ingeniería Química y Biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
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Una de las soluciones a esta problemática es eliminar el plástico del agua y depositarlo en vertederos, pero esto conlleva desafíos únicos. “Sería mucho más eficiente si pudiéramos descomponer estos plásticos en productos que puedan ser reutilizados. Para lograrlo, es necesario encontrar una forma económica de degradar el plástico. El trabajo de investigación que presentamos aquí constituye un avance significativo en esta dirección», señaló Crook.
Bacterias que pueden descomponer el PET
Para abordar este desafío, los científicos colaboraron con dos especies de bacterias. La primera, Vibrio natriegens, es una bacteria que prospera en ambientes con agua salada y es conocida por su rápida reproducción. La segunda, Ideonella sakaiensis, se destaca por su capacidad para producir enzimas que le permiten descomponer el PET y utilizarlo como fuente de alimento.
Los investigadores extrajeron el ADN de I. sakaiensis, responsable de la producción de las enzimas que descomponen el plástico, y lo insertaron en un plásmido. Los plásmidos son secuencias genéticas que pueden replicarse en una célula de manera independiente al cromosoma de la misma.
En esencia, esto permite introducir un plásmido en una célula diferente y hacer que esta célula siga las instrucciones genéticas del plásmido. Precisamente, eso es lo que llevaron a cabo los investigadores. Al introducir el plásmido que contenía los genes de I. sakaiensis en la bacteria V. natriegens, lograron que esta última produjera las enzimas deseadas en su superficie. Posteriormente, demostraron que V. natriegens podía descomponer el PET en agua salada a temperatura ambiente.
«Este hallazgo es de gran relevancia científica, ya que es la primera vez que se informa que V. natriegens puede expresar enzimas foráneas en su superficie», destacó Crook.
«Desde una perspectiva práctica, este microorganismo modificado genéticamente es el primero que conocemos capaz de descomponer microplásticos PET en agua salada, lo cual es fundamental, dado que resulta económicamente inviable retirar plásticos del océano y eliminar las sales concentradas antes de proceder con su descomposición», explicó Tianyu Li, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
El reto está en lograr un programa a gran escala
«Sin embargo, aunque este avance es crucial, aún enfrentamos tres desafíos significativos», agregó Crook. «En primer lugar, aspiramos a incorporar directamente el ADN de I. sakaiensis en el genoma de V. natriegens, para que la producción de enzimas que degradan el plástico sea una característica más estable de los organismos modificados. En segundo lugar, necesitamos modificar aún más a V. natriegens para que pueda alimentarse de los subproductos generados durante la descomposición del PET. Por último, debemos adaptar a V. natriegens para producir un producto final útil a partir del PET, como una molécula que pueda servir como materia prima en la industria química.
«En este último desafío, estamos dispuestos a colaborar con la industria para determinar qué moléculas podrían ser las más útiles y rentables para la producción a gran escala. Dada la versatilidad de las bacterias para producir diversas moléculas y el potencial de producción a gran escala, estamos abiertos a identificar qué moléculas podrían generar un mercado viable», concluyó.
Este estudio, titulado «Descomposición de microplásticos PET en condiciones de agua salada mediante el diseño de Vibrio natriegens», ha sido publicado en la revista AIChE, que pertenece a la Asociación Estadounidense de Ingenieros Químicos. El coautor del artículo es Stefano Menegatti, profesor asociado de Ingeniería Química y Biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
Cabe mencionar que esta investigación fue posible gracias al apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias.
