Científicos estadunidenses modificaron genéticamente un microorganismo marino para descomponer el plástico en agua salada. En específico puede desbaratar el tereftalato de polietileno (PET), que contribuye de forma significativa a la contaminación microplástica en los océanos.

Esto es emocionante, porque necesitamos abordar la contaminación plástica en ambientes marinos, afirmó Nathan Crook, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor asistente de ingeniería biomolecular y química en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.

Una opción es sacar el plástico del agua y ponerlo en un vertedero, pero eso plantea desafíos. Sería mejor si pudiéramos descomponer ese material en productos que puedan reutilizarse. Para que eso funcione, necesita una forma económica de desbaratarlo. Nuestro trabajo aquí es un gran paso en esa dirección.

Con el fin de abordar el reto, los investigadores trabajaron con dos especies de bacterias. La primera, Vibrio natriegens, prospera en agua salada y se reproduce muy rápido. La segunda, Ideonella sakaiensis, produce enzimas que le permiten descomponer el PET y comerlo.

Se trata de un plástico muy reciclable que se ha utilizado y fabricado ampliamente. Al igual que otros plásticos, resiste la degradación natural, acumulándose en el medio ambiente. Se han aplicado varias estrategias de reciclaje, pero tienden a resultar en productos que terminan en vertederos. La acumulación de residuos contribuye a la formación de microplásticos, una grave amenaza para la vida marina, los ecosistemas y potencialmente para la salud humana.

Biología sintética

El proyecto aprovechó la biología sintética para desarrollar un biocatalizador de células enteras capaz de despolimerizar PET en entornos de agua de mar mediante el uso del halófilo moderado, no patógeno y de rápido crecimiento Vibrio natriegens. Tomaron el ADN de I. sakaiensis que produce las enzimas que descomponen el plástico, e incorporaron esa secuencia genética en un plásmido, que puede reproducirse en una célula de forma independiente del cromosoma de la ésta. En otras palabras, se puede colar uno en una célula extraña, y ésta llevará a cabo las instrucciones en el ADN del plásmido. Eso es exactamente lo que hicieron los investigadores.

Al introducir el plásmido que contiene los genes I. sakaiensis en la bacteria V. natriegens, los investigadores lograron que produjera las enzimas deseadas en la superficie de sus células. Luego, que esa bacteria fue capaz de descomponer el PET en un ambiente de agua salada a temperatura ambiente.

“Esto es científicamente emocionante porque es la primera vez que alguien ha logrado con éxito que V. natriegens exprese enzimas extrañas en la superficie de sus células”, agrega Crook.

Desde un punto de vista práctico, es también el primer organismo genéticamente modificado que conocemos capaz de descomponer los microplásticos PET en agua salada, destaca Tianyu Li, primer autor del artículo y estudiante de doctorado en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. Eso es importante, porque no es económicamente factible eliminar los plásticos del océano y enjuagar las sales de alta concentración antes de comenzar cualquier proceso relacionado con la descomposición de ese material.

Crook añade: “Sin embargo, si bien es un primer paso importante, todavía hay tres obstáculos. Primero, nos gustaría incorporar el ADN de I. sakaiensis de forma directa en el genoma de V. natriegens, lo que haría que la producción de enzimas degradadoras de plástico sea una característica más estable de los organismos modificados. En segundo lugar, necesitamos modificar aún más a esabacteria para que sea capaz de alimentarse de los subproductos de la descomposición del PET. Por último, necesitamos modificarla a fin de obtener un producto final deseable a partir de ese material, como una molécula que sea una materia prima útil para la industria química”.