Impacto Ambiental

Microalga modificada genéticamente para descomponer el plástico

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By Milthon Lujan

Daejeon, Corea del Sur – La Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology informó que sus científicos han desarrollado una microalga que puede descomponer las botellas de plástico PET.

Contaminación por plástico en los océanos

Por décadas, el plástico ha sido un producto global valioso debido a su conveniencia y bajo precio. Por ejemplo, el tereftalato de polietileno (PET) fue uno de los materiales más populares para la elaboración de botellas, debido a sus mayor resistencia y bajo peso.

El incremento en la demanda del plástico resultó en una disposición indiscriminada para los consumidores, causando una severa acumulación de residuos plásticos. La contaminación por plástico es uno de los más importante problemas ambientales en el mundo.

En el 2014, se estimó que hasta 51 trillones de piezas de microplástico flotan en los océanos del mundo y una gran cantidad de plástico continúa flotando en los océanos. Por otro lado, se estima que, cada año, cerca de 8 millones de toneladas de plástico son vertidos en los océanos por los países costeros (Parker, 2019). 

Las mismas propiedades que hacen del plástico útil, su durabilidad y resistencia a la degradación, también hacen que sea casi imposible de degradar por la naturaleza (UN Enviroment). La mayor parte de las partículas de plástico nunca desaparecerán, debido a que son pequeñas; además, muchas de estas pequeñas partículas son consumidos por los organismos marinos por error.

Métodos biológicos para degradación del plástico

En los últimos años, los científicos han realizado grandes esfuerzos por encontrar métodos biológicos para el tratamiento de los residuos plásticos.

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Un equipo de científicos alemanes empleó a la bacteria Bacillus megaterium para producir enzimas que degradar y reciclar el plástico PET (O’Brien, 2019);  mientras que investigadores japoneses aislaron la bacteria Ideonella sakaiensis 201-F6 de residuos de botellas PET e identificaron la enzima PETasa que puede hidrolizar el plástico PET (Yoshida et al, 2016). 

I. sakaiensis, que puede degradar y usar PET como una fuente de carbono, fue aislado de residuos PET. Los investigadores identificaron dos nuevas enzimas de la bacteria: la hidrolasa de PET (PETasa) y la hidrolasa de ácido mono (2-hidroxietil) tereftálico (MHETasa), que demuestran actividad degradante de PET.

Las enzimas identificadas de la bacteria hidrolizan el PET en monómeros no tóxicos (ácido tereftálico TPA y etilenglicol EG). Después del descubrimiento de la PETasa, se han realizado muchos estudios para verificar su estructura e incrementar su actividad.

Los sistemas bacteriano ofrecen varias ventajas para la producción de PETasa: alta tasa de crecimiento, bajo costo, facilidad de manipulación, herramientas genéticas bien establecidas, etc. No obstante, las bacterias también pueden considerar contaminantes debido a las endotoxinas o la necesidad de una fuente rica de carbono para su crecimiento.

Microalgas modificadas para descomponer el plástico

Las microalgas son mucho más adecuadas para aplicaciones ambientales debido a que no requieren de fuentes orgánicas de carbono bajo condiciones fotoautótrofas y usualmente no tiene endotoxinas. Por estas razones, la diatomea Phaeodactylum tricornutum fue utilizada para la producción de PETasa; no obstante, esta microalga requiere para su crecimiento de bajas temperaturas, sílice como nutriente y alta salinidad.

La microalga Chlamydomonas reinhardtii tiene diversas ventajas como organismo modelo. De esta forma, los científicos de Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB) y de la University of Science & Technology (UST) se concentraron en la expresión funcional de PETasa en C. reinhardtii. Ellos compararon dos cepas de C. reinhardtii. Después de la transformación, la expresión de PETasa se confirmó mediante western blotting.

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“La actividad de la PETasa fue demostrada cuantitativa y cualitativamente a través de la cromatografía líquida de alto rendimiento y la microscopía electrónica de barrido” reportan los científicos.

Ellos también indican que sus resultados sugieren que las microalgas son una estrategia de tratamiento biológico potencial para la contaminación del plástico, especialmente el los ambientes dulceacuícolas y terrestres.

Referencia (acceso abierto):
Kim, J.W., Park, S., Tran, Q. et al. Functional expression of polyethylene terephthalate-degrading enzyme (PETase) in green microalgae. Microb Cell Fact 19, 97 (2020). https://doi.org/10.1186/s12934-020-01355-8 

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