Hongos que se alimentan de plástico pueden ayudar a abordar las basuras globales

Hongos que se alimentan de plástico
Los científicos estudiaron el microbioma de las marismas costeras de Dafeng en Jiangsu, China. Identificaron más de 200 hongos y bacterias que degradan el plástico, algunos de los cuales tienen el potencial de desarrollar eficientes enzimas degradantes de plástico. Crédito: Irina Druzhinina y Feng Cai

Se han encontrado 436 especies de hongos y bacterias que degradan el plástico

Un nuevo estudio publicado por investigadores de Royal Botanic Gardens, Kew, y sus socios ha identificado un microbioma diverso de hongos y bacterias que degradan el plástico en las marismas costeras de Jiangsu, China.

El equipo internacional de científicos contó un total de 184 cepas fúngicas y 55 bacterianas capaces de descomponer la policaprolactona (PCL), un poliéster biodegradable comúnmente utilizado en la producción de diversos poliuretanos.

De estos, las cepas bacterianas dentro de los géneros Jonesia y Streptomyces tienen el potencial de degradar aún más otros polímeros a base de petróleo: cadenas de moléculas naturales o sintéticas unidas entre sí.

Los microorganismos que degradan el plástico se tomaron muestras en mayo de 2021 de Dafeng, en el este de China, un sitio protegido por la UNESCO cerca de la costa del Mar Amarillo. El muestreo confirmó la presencia de una plastisfera terrestre, un término que es relativamente nuevo para la ecología terrestre ya que los estudios anteriores se han centrado principalmente en los entornos marinos. Además, se descubrió que el microbioma de este "nicho ecológico hecho por el hombre" de desechos plásticos costeros era distinto del suelo circundante.

Los científicos buscan cada vez más microorganismos, como hongos y bacterias, para ayudar a abordar algunos de los desafíos más apremiantes de la era moderna, incluida la creciente ola de contaminación plástica. Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), anualmente se producen 400 millones de toneladas de desechos plásticos, con un fuerte aumento en los niveles de contaminación plástica desde la década de 1970. Sin embargo, los investigadores tienen la esperanza de que las respuestas a este problema se puedan encontrar en la plastisfera.

Investigaciones anteriores ya han reconocido el potencial de los microorganismos para abordar los desechos plásticos; un estudio de 2017 dirigido por investigadores de China y Pakistán identificó una cepa del hongo Aspergillus tubingensis que descomponía el plástico en un vertedero en Islamabad, Pakistán. Hasta la fecha, se han encontrado 436 especies de hongos y bacterias que degradan el plástico y los científicos y socios de Kew creen que sus últimos hallazgos podrían conducir al desarrollo de enzimas eficientes diseñadas para degradar biológicamente los desechos plásticos.

La investigación llega antes del Día Mundial del Medio Ambiente 2023 el 5 de junio, cuyo tema es encontrar soluciones a la crisis de los desechos plásticos bajo la campaña #BeatPlasticPollution.

La Dra. Irina Druzhinina, líder sénior de investigación en diversidad fúngica y sistemática en RBG Kew, dice: "Los microbiólogos en general se sienten responsables de encontrar soluciones para el tratamiento ecológico de los desechos plásticos porque las bacterias y los hongos serán los primeros organismos en aprender cómo tratar con este nuevo material. No tenemos ninguna duda de que los microbios descubrirán formas de degradar el plástico de manera efectiva, pero esto puede llevar miles de años si dejamos que la naturaleza siga su curso. Es por eso que nuestra tarea es utilizar el conocimiento que ya poseemos de la biología microbiana, para acelerar y dirigir la evolución de los microbios y sus genes individuales para hacer el trabajo ahora".

Debido a su longevidad y superficie hidrofóbica, los plásticos en los ecosistemas acuáticos han creado una especie de "arrecife microbiano" al que se adhieren hongos y bacterias. Y en el caso de ciertos plásticos biodegradables, pueden proporcionar a los microbios una fuente de carbono para metabolizar: una fuente de alimento.

En Dafeng, los investigadores recolectaron 50 muestras de desechos plásticos de siete tipos diferentes de polímeros a base de petróleo: tereftalato de polietileno (PET), poliestireno expandido (EPS), polietileno (PE), poliuretano (PU), poliamida (PA), polipropileno ( PP) y cloruro de polivinilo (PVC).

marismas de Dafeng

Imagen: El estudio ha confirmado la presencia de un ecosistema de 'plastisfera terrestre'. Se descubrió que el microbioma de esta plastisfera era distinto del suelo circundante. Crédito: Irina Druzhinina y Feng Cai

Entre las muestras, los investigadores identificaron 14 géneros de hongos, incluidos los patógenos de plantas Fusarium y Neocosmospora. Los hongos fitopatógenos extraen sus nutrientes de las plantas, pero lo hacen de una manera que daña a su anfitrión. Los hallazgos del estudio indican que estos hongos pueden degradar mejor los plásticos PCL y otros polímeros sintéticos que los hongos saprotróficos, hongos que se alimentan de restos de plantas y animales muertos.

La Dra. Druzhinina agrega: "El nicho ecológico de las marismas saladas de Dafeng es precisamente la razón por la que elegimos investigar las comunidades microbianas presentes en los desechos plásticos allí, y hasta ahora nuestros hallazgos han demostrado ser emocionantes y prometedores".

En la naturaleza, los hongos juegan un papel clave en la descomposición de la materia orgánica y su movimiento a través del ciclo del carbono. Durante millones de años, ha evolucionado la capacidad de descomponer muchos polímeros complejos y naturales, como la celulosa. De hecho, las enzimas secretadas por los hongos son extremadamente eficientes para descomponer compuestos orgánicos complejos, incluidos los carbohidratos y las proteínas.

Junto con los hongos en Dafeng, el equipo de investigación reconoció dos géneros de bacterias, Streptomyces y el género recientemente descubierto Jonesia, como candidatos prometedores para la degradación del plástico. En particular, la especie Jonesia cf. Quinghaiensis dominó las 55 cepas bacterianas muestreadas.

Xuesong Li, estudiante de maestría en la Universidad Agrícola de Nanjing, China, dice: "La oportunidad de trabajar en un proyecto con soluciones potencialmente impactantes para abordar los crecientes niveles de contaminación plástica en todo el mundo fue un atractivo inmediato, particularmente porque este era mi primer proyecto de investigación. Hubo cierta preocupación inicial de que no podríamos recopilar suficientes datos de un solo muestreo, pero los resultados hasta ahora han sido abrumadores y hemos tenido que abstenernos de aislar más y más cultivos para estudiar sus características. Y aunque las bacterias demostraron ser muy activas en este sentido, personalmente preferí trabajar con hongos, ya que estos organismos tienen un gran potencial para aplicaciones que van mucho más allá de la degradación del plástico".

hongos que se alimentan de plástico

Imagen: Se encontraron 184 especies de hongos y 55 de bacterias que degradan los plásticos en las marismas costeras de China

A pesar de los muchos avances interesantes realizados en el campo, los autores del estudio advierten que nuestra comprensión de los microorganismos asociados con el plástico aún está en pañales. Siguen sin respuesta muchas preguntas sobre estos nichos ecológicos y los autores del estudio enfrentaron algunas limitaciones para identificar con precisión las cepas analizadas hasta el nivel de especie.

El Dr. Feng Cai, de la Universidad Sun Yat-sen en Shenzhen, China, dice: "Lo que más me llama la atención es el gran poder de la diversidad microbiana, especialmente si se considera lo difícil que es detectarlos; son de tamaño microscópico, secretos en la naturaleza, y simple en apariencia. Sin embargo, cuando cambiamos nuestra perspectiva y los vemos a través de una lente bioquímica, obtenemos acceso a una abundante complejidad que espera nuestra exploración. Es realmente emocionante darse cuenta de que apenas hemos arañado la superficie y ya hemos descubierto una gran cantidad de recursos potencialmente prometedores para tecnologías futuras. Darme cuenta de esto me llena de una increíble sensación de satisfacción, sabiendo que aún quedan numerosos descubrimientos por hacer y que nuestro trabajo puede conducir potencialmente a avances significativos en el campo".

RBG Kew alberga una de las fungarias más grandes y antiguas del mundo con más de 1,25 millones de especímenes, pero el reino de los hongos sigue siendo uno de los grandes misterios del mundo natural. Las estimaciones varían, pero podría haber varios millones de especies aún por descubrir además de las más de 144.000 especies descritas hasta la fecha, y los científicos están seguros de que entre ellas hay nuevas fuentes de alimentos, medicinas y otros compuestos beneficiosos.

El estudio se ha publicado en el Journal of Hazardous Materials: The distinct plastisphere microbiome in the terrestrial-marine ecotone is a reservoir for putative degraders of petroleum-based polymers

Etiquetas: HongoComerPlásticoBasura

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