Su metagenoma contiene una mayor cantidad de genes funcionales que las comunidades de plancton naturales
La contaminación por plásticos es un problema global. Daña los ecosistemas, pone en peligro a los animales y, en forma de nanopartículas de plástico, también puede tener consecuencias para la salud humana. Por lo tanto, un acuerdo global para regular la contaminación por plásticos es una medida que se necesita con urgencia.
Sin embargo, las partículas de plástico también se han convertido en un nuevo hábitat para bacterias, virus, hongos y algas. La importancia ecológica de esta "plastisfera" para las comunidades naturales es objeto de numerosos proyectos de investigación.
En un nuevo estudio, investigadores han examinado metagenomas bacterianos. Los resultados muestran que los genomas de los microbios en la plastisfera son más grandes y contienen más copias de genes asociados a procesos funcionales que los del plancton marino. Esta adaptación garantiza su supervivencia.
Expediciones a las islas de basura oceánicas
Billones de partículas de plástico persistentes de diversos tamaños se encuentran dispersas por los océanos del mundo, donde a menudo se acumulan en giros oceánicos conocidos como "islas o parches de basura".
Dos de estas regiones fueron el foco de las expediciones de investigación realizadas por científicos de Helmholtz en 2019. Como parte del proyecto MICRO-FATE, liderado por el UFZ, los investigadores a bordo del buque de investigación SONNE analizaron partículas de plástico en la Gran Mancha de Basura del Pacífico Norte, entre Singapur y Canadá.
Además, colegas del Centro GEOMAR Helmholtz para la Investigación Oceánica de Kiel, a bordo del buque de investigación POSEIDON, como parte del proyecto PLASTISEA, investigaron la Gran Mancha de Basura del Atlántico Norte, al suroeste de las Azores.
"Desde una perspectiva taxonómica, la plastisfera ha sido bien estudiada. Sin embargo, se sabe menos sobre las estrategias funcionales que permiten a los microorganismos del biofilm sobrevivir a las condiciones extremas de un entorno pobre en nutrientes y a la alta exposición a los rayos UV en la superficie del océano", afirma la Dra. Mechthild Schmitt-Jansen, hidrobióloga del UFZ y coautora del estudio.
Vídeo: Es un descubrimiento asombroso: muchos organismos prosperan en el plástico. Este documental explora el cambiante hábitat submarino, un nuevo mundo en los residuos plásticos: la plastisfera. Ofrece una visión extraordinaria de un mundo que de otro modo permanecería oculto.
Analizando el ADN microbiano de la plastisfera
Durante sus expediciones oceánicas, los investigadores recolectaron macroplásticos de la superficie del océano y extrajeron ADN de la plastisfera. Posteriormente, secuenciaron sus metagenomas —es decir, el ADN total de una comunidad biológica— y compararon la estructura y la función de los metagenomas microbianos de la plastisfera en los océanos Pacífico y Atlántico con las del plancton que se encuentra de forma natural en el mar. Los análisis se centraron en los genes funcionales. Estas secciones de ADN codifican importantes funciones para los organismos y, por lo tanto, constituyen la base de los procesos biológicos.
"Los genes funcionales contienen información genética que permite a los microbios producir proteínas, controlar los procesos metabólicos, construir estructuras celulares y regular los procesos de señalización dentro de la célula", afirma el Dr. Erik Borchert, microbiólogo de GEOMAR y coautor del estudio.
Genes funcionales que potencian la supervivencia
En su análisis de unos 340 genes funcionales clave, los investigadores de Helmholtz descubrieron que el metagenoma bacteriano de la plastisfera difiere considerablemente de las comunidades de plancton naturales del Pacífico y el Atlántico, tanto en estructura como en función. Por lo tanto, el metagenoma contiene una mayor cantidad de esos genes funcionales que permiten a los microbios de la plastisfera sobrevivir en las condiciones extremas de los océanos abiertos.
"Los microorganismos de la biopelícula tienen más copias de genes, lo que les permite absorber nutrientes de forma eficaz, utilizar y descomponer fuentes de carbono, y o bien protegerse de la radiación UV mediante mecanismos eficaces o reparar rápidamente los daños en el genoma", afirma el Dr. Stefan Lips, biólogo del UFZ y autor principal del estudio. También pueden utilizar fuentes de energía alternativas, como la fotosíntesis anoxigénica, que no produce oxígeno.
Imagen: Los análisis metagenómicos de la plastisfera revelan un potencial funcional común en todos los océanos. Environmental Pollution (2026). DOI: 10.1016/j.envpol.2026.127830
En qué se diferencian las comunidades del plancton de la plastisfera
También se observaron diferencias en la estructura taxonómica del biofilm: si bien la composición de especies dentro de los grupos bacterianos difiere entre el Atlántico y el Pacífico, los grupos bacterianos funcionalmente relevantes son comparables en ambos océanos.
El equipo de investigación también descubrió que los genomas de los microbios en la plastisfera son considerablemente más grandes que los del plancton marino que se encuentra en la naturaleza. A lo largo de la evolución, el plancton ha adaptado sus genomas a entornos con pocos nutrientes y ha reducido considerablemente su tamaño.
Los microbios de la plastisfera no necesitan realizar este proceso, ya que se benefician de los procesos metabólicos compartidos con los microorganismos presentes en las partículas de plástico y, por lo tanto, de una mayor disponibilidad de nutrientes. Además, se encontraron concentraciones relativamente altas de clorofila a en la biopelícula en comparación con el plancton.
"Esto demuestra que, en términos relativos, los microbios de la plastisfera tienen el potencial de producir más biomasa que el plancton circundante", afirma Schmitt-Jansen. "Esto crea nichos eutróficos en el entorno pobre en nutrientes de los océanos abiertos".
¿Qué significa esto para la salud de los océanos?
Los resultados de la investigación muestran cómo se adaptan los microorganismos de la plastisfera a las duras condiciones de vida de los giros oceánicos subtropicales pobres en nutrientes.
"Esto no es una buena señal para los océanos, porque solo se considera saludable su estado original y natural, y cualquier desviación de este se percibe como un deterioro", afirma Lips. Si el crecimiento de biopelículas en el plástico altera los ciclos geoquímicos de estos ecosistemas sensibles sigue siendo objeto de investigación.
"Dado que los microbios utilizan el plástico como hábitat en lugar de como fuente de nutrientes, es improbable que contribuyan a eliminarlo de los océanos", afirma Borchert. Por eso es fundamental que pongamos fin a la contaminación por plástico cuanto antes.
El estudio se ha publicado en la revista Environmental Pollution: Metagenomic analyses of the plastisphere reveals a common functional potential across oceans
