REVISTA HIPÓTESIS
Una bacteria que ha sido ampliamente estudiada en Colombia fue reconocida recientemente como el ‘microbio del mes’ por una prestigiosa publicación internacional. Lysinibacillus sphaericus, investigada por el Centro de Investigación Microbiológica (CIMIC) de la Universidad de los Andes, fue seleccionada por la revista Trends in Microbiology por su versatilidad metabólica.
Jenny Dussán Garzón, directora del CIMIC, considera que esta publicación, en la que su trabajo es reseñado junto con el de exestudiantes del CIMIC, hoy investigadores de la Universidad de Oklahoma y la Universidad de Texas en Austin, pone de relieve la importancia de L. sphaericus, una bacteria cosmopolita con aplicaciones benéficas en la industria, la agricultura y la medicina que ha estudiado en su laboratorio por treinta años.
“L. sphaericus fue reportada hace muchos años por la Organización Mundial de la Salud (OMS) porque mata a las larvas de mosquitos transmisores de enfermedades tropicales, como el Aedes aegypti, transmisor del Dengue, el virus del Zika y la fiebre Chikungunya. Posteriormente, nuestro grupo empezó a estudiarlo por propiedades que no habían sido descritas antes, como tener la capacidad de degradar compuestos contaminantes, como los lodos aceitosos de la industria petrolera, o promover el crecimiento de las plantas”, cuenta Dussán, microbióloga de la Universidad de los Andes, con una maestría en genética de microrganismos y un doctorado en biología molecular de microrganismos.
Dussán recuerda que el trabajo con L. sphaericus empezó de manera fortuita, durante las colaboraciones que llevaron a cabo con el Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional, la Universidad del Valle, la Corporación de Investigaciones Biológicas de Medellín y la Universidad de los Andes, en 1993, mientras estudiaban a un microorganismo que, en ese momento, era considerado el ‘boom’ en el control biológico, que era el Bacillus thuringiensis.
“Cuando muestreábamos encontrábamos unos organismos con una estructura bacilar con una espora en un extremo, que le daba forma de colombina, muy similar a los aislamientos obtenidos por la OMS en Indonesia y Nigeria, dos cepas que serían producidas más adelante en Texas, y que mandaban a los países tropicales. En Colombia, por ejemplo, las recibía el ministerio de Salud y las enviaba al Servicio de Erradicación de la Malaria (SEM) para, posteriormente, ser aplicadas en Buenaventura en el control biológico de Anopheles spp, un mosquito transmisor de malaria”, narra Dussán.
La experta agrega que, hacia 2006, también encontraron varias publicaciones de grupos alemanes que hallaron la bacteria en una mina de uranio, en la que el microorganismo había capturado diferentes metales. Estos descubrimientos llevaron a que Dussán y su grupo se interesaran por determinar si en los aislamientos nativos de la bacteria en Colombia, anteriormente colectados, podían encontrar propiedades similares.
Por varios años trabajaron en control biológico, y aislaron varias cepas nativas, investigando sobre su capacidad de matar a las larvas de mosquitos. Posteriormente, abrieron otras líneas de investigación con herramientas moleculares, ómicas y genómicas, y secuenciaron el genoma de algunas de las cepas de mayor versatilidad metabólica hasta el momento encontradas, con lo cual pudieron obtener información en mayor detalle sobre estos organismos.
Dussán añade, no obstante, que el punto de inflexión en el estudio de L. sphaericus había llegado varios años antes, en 1989, cuando ocurrió el derrame petrolero del Exxon-Valdez, en Alaska.
“Este fue el primer derrame que acongojó al mundo, porque las imágenes de las aves, los peces y otros animales llenos de petróleo pusieron a llorar a la naturaleza. En medio de esa tragedia, los investigadores notaron que algunos lugares se habían limpiado espontáneamente; los científicos se preguntaban por qué. Al muestrear, encontraron la razón: la microbiota, que es, como yo digo, altruista, porque trabaja sin pedir nada a cambio, estaba comiéndose el crudo. Ahí se empezó a darles valor a los microrganismos que tienen esa capacidad”, comenta Dussán.
En el CIMIC, en colaboración con el servicio de secuenciación de la Universidad de McGill, en Canadá, comenzaron a secuenciar, en la década del 2010, los genomas de L. sphaericus, y descubrieron que tiene rutas metabólicas capaces de degradar el petróleo.
Firmaron contratos con varias empresas petroleras para seguir investigando y haciendo pilotos. El laboratorio ganó reconocimiento por su trabajo durante los derrames del Prestige, en el Mediterráneo, en 2002, y en la zona sur de Colombia, en Casanare, Meta y los llanos Orientales, en donde lograron que terrenos y aguas tratadas con L.sphaericus pasaran de estar contaminadas a ser recuperables para agricultura.
Un camino hacia la bioeconomía
El hallazgo de L. sphaericus en la mina de uranio en Alemania impulsó a Dussán y a su equipo a estudiar si los aislamientos que habían hecho podrían acumular metales como el plomo y el cromo. Sus resultados demostraron que sí, que en su parte externa la bacteria tiene una proteína, conocida como Capa S, en la que entran los metales.
“Queríamos ver si la bacteria podría jugar un papel importante en la minería, si tenía la capacidad de adsorber y absorber oro, que hoy es de extracción artesanal, y se usa mercurio para obtenerlo, contaminando así los cuerpos de agua y afectando a la salud humana. Los resultados fueron exitosos: L. sphaericus tiene una alta capacidad de absorber la mayoría de metales, tanto tóxicos como de alto valor económico, al incorporarlos en sus partes externa e interna. Entonces, uno de los objetivos es hacer convenios con el Gobierno y la industria minera para ver si podemos usar esta biotecnología en la extracción de esos metales”, indica la profesora Dussán.
Por otra parte, a través de los análisis genéticos, los investigadores encontraron que el microorganismo también mejora la calidad del suelo, al fijar el nitrógeno, en sus formas de N2 y los NOx, que son gases de efecto invernadero. “El microorganismo capta el nitrógeno, lo convierte en amonio y lo transforma en un compuesto que se llama nitrato, que es el que asimilan las plantas y cuya ausencia es perjudicial para su crecimiento”, afirma Dussán.
Una nueva línea de investigación sobre la que están trabajando está relacionada con el glifosato, el herbicida que ha sido objeto de gran controversia en Colombia, donde es utilizado como quita malezas y en la fumigación de cultivos ilícitos.
“Hemos encontrado que degrada glifosato a través de una ruta que nosotros llamamos "ecoamigable", a diferencia de muchos otros microorganismos que se encuentran en el suelo, que, al desdoblar el glifosato, producen compuestos intermediarios volátiles mucho más tóxicos para el medio ambiente. L. sphaericus lo desdobla en glicina, que es un aminoácido que cualquier organismo utiliza en su metabolismo, y en fósforo, que queda en el suelo en forma de fertilizante y es aprovechable como nutriente por las plantas", añade la experta.
Finalmente, y ante este positivo panorama que ofrece la investigación básica, con potenciales aplicaciones prácticas en la industria, Dussán hace un llamado a toda la comunidad científica que, dice, “debe ser capaz de hacer esa transferencia de biotecnología hacia el Gobierno y la industria, de tal manera que se fomente el camino hacia una bioeconomía, lo cual podría ser una solución en medio de problemas actuales, como la gran crisis de fertilizantes que hay en el mundo, como consecuencia de la invasión Rusia a Ucrania”.
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