Están genéticamente preparadas para alimentarse de tereftalato de polietileno (PET)
En las profundidades de los océanos del mundo acechan bacterias marinas armadas con enzimas que descomponen el plástico, cuya evolución parece estar moldeada por nuestros desechos sintéticos.
Un estudio global de la vida oceánica realizado por investigadores de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) muestra que estos microorganismos recicladores no solo están ampliamente distribuidos, sino que además están genéticamente preparados para alimentarse de tereftalato de polietileno (PET), el resistente polímero presente en todo tipo de productos, desde botellas de refresco hasta ropa.
Su arma secreta es una reveladora marca estructural en la enzima hidrolasa PET, conocida como PETasa: la M5 motif.
"La M5 motif actúa como una huella dactilar que nos indica cuándo es probable que una PETasa sea funcional, capaz de descomponer el plástico PET", explica Carlos Duarte, ecólogo marino y codirector del estudio. "Su descubrimiento nos ayuda a comprender cómo evolucionaron estas enzimas a partir de otras enzimas degradadoras de hidrocarburos".
"En el océano, donde escasea el carbono, los microbios parecen haber perfeccionado estas enzimas para utilizar esta nueva fuente de carbono creada por el hombre: el plástico".
Durante mucho tiempo, el PET se consideró prácticamente indestructible en la naturaleza. Las esperanzas de biodegradación resurgieron en 2016, cuando científicos descubrieron una bacteria que prosperaba en residuos plásticos en una planta de reciclaje japonesa. Esta bacteria había desarrollado una enzima —una PETasa— capaz de descomponer el plástico en sus componentes.
Sin embargo, seguía siendo una incógnita si enzimas similares habían evolucionado en el mar.
Utilizando una combinación de modelado estructural basado en IA, cribado genético a gran escala y experimentos de laboratorio, Duarte y sus colegas demuestran que la M5 motif separa a los verdaderos consumidores de PET de los que tienen características bioquímicas similares. En experimentos de laboratorio, bacterias marinas portadoras del motif completo desintegraron PET. Análisis de la actividad génica confirmaron que los genes de la M5-PETasa se expresan intensamente en los océanos del mundo, especialmente en aguas con alta contaminación por plástico.
Imagen: (A) Descripción general, filogenética y análisis de eficiencia de las PETasas candidatas obtenidas de metagenomas marinos. (B) Análisis filogenético basado en RaxML de homólogos de PETasa que contienen DLH de Tara Oceans y la Expedición Malaspina. (C) Se muestra el análisis de las PETasas candidatas para los grupos de motif M3, M4 y M5 (mitad inferior del círculo), presentando el potencial de eficiencia (círculo inferior exterior) como puntos verdes, grises y rojos que representan categorías de eficiencia alta, media y baja, respectivamente. The ISME Journal (2025). DOI: 10.1093/ismejo/wraf121
Para determinar la propagación global de estas enzimas, el equipo analizó más de 400 muestras oceánicas de los siete mares, encontrando versiones funcionales con la M5 motif en casi el 80% de las aguas analizadas, desde giros superficiales ricos en basura hasta profundidades con escasez de nutrientes a dos kilómetros de profundidad. En este último caso, la capacidad de alimentarse de carbono sintético puede conferir una ventaja crucial para la supervivencia, según Intikhab Alam, investigador sénior en bioinformática que codirigió el estudio.
Ecológicamente, el aumento de estas enzimas señala una respuesta microbiana temprana a la contaminación planetaria causada por la humanidad.
Duarte advierte que el proceso de limpieza natural de los mares es demasiado lento. "Para cuando los plásticos llegan a las profundidades marinas, ya se han producido los riesgos para la vida marina y los consumidores humanos", afirma.
En tierra firme, sin embargo, el descubrimiento podría acelerar el diseño industrial de enzimas para el reciclaje en circuito cerrado. "La variedad de enzimas que degradan el PET y que evolucionaron espontáneamente en las profundidades marinas proporciona modelos que pueden optimizarse en el laboratorio para su uso en la degradación eficiente de plásticos en plantas de tratamiento y, eventualmente, en el hogar", señala Duarte.
Con ese fin, la M5 motif ofrece ahora el modelo, señalando las modificaciones estructurales que importan en condiciones reales, no solo en un tubo de ensayo. Si los científicos logran aprovechar esas modificaciones, entonces —mientras el mundo busca desesperadamente soluciones para su problema con el plástico— podrían encontrar inesperados aliados en este abismo: bacterias que ya transforman los desechos en alimento.
El artículo se publicó en The ISME Journal: Widespread distribution of bacteria containing PETases with a functional motif across global oceans
