Bacterias oceánicas que devoran plástico

Un nuevo motivo enzimático muestra cómo los microbios presentes en los mares están evolucionando para digerir el plástico, lo que podría acelerar el diseño de enzimas industriales para el reciclaje en circuito cerrado.

En las profundidades de los océanos acechan bacterias marinas armadas con enzimas que devoran plástico, y cuya evolución parece haber sido esculpida por nuestros propios residuos sintéticos.

Un estudio global sobre la vida oceánica realizado por investigadores de la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), en Arabia Saudí, y publicado en The ISME Journal, muestra que estos recicladores microbianos no solo están muy extendidos, sino que también están genéticamente preparados para alimentarse de tereftalato de polietileno (PET), el polímero duradero que se encuentra en todo tipo de objetos de uso cotidiano, desde botellas de refrescos hasta ropa.

Su arma secreta es una marca estructural reveladora en la enzima hidrolasa del PET, conocida como PETasa: el motivo M5.

«El motivo M5 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 estas enzimas evolucionaron a partir de otras enzimas degradadoras de hidrocarburos», afirma. «En el océano, donde el carbono es escaso, los microbios parecen haber perfeccionado estas enzimas para aprovechar esta nueva fuente de carbono creada por el hombre: el plástico».

Durante mucho tiempo se consideró que el PET era prácticamente indestructible en la naturaleza. Las esperanzas de biodegradación se reavivaron en 2016, cuando los científicos descubrieron una bacteria que prosperaba en los residuos plásticos de una planta de reciclaje japonesa. Había desarrollado una enzima, la PETasa, capaz de descomponer el plástico en sus partes constituyentes.

Pero seguía sin saberse si en el mar se habían desarrollado enzimas similares.

Mediante una combinación de modelización estructural basada en la inteligencia artificial, cribado genético a gran escala y experimentos de laboratorio, Duarte y sus colegas demostraron que el motivo M5 separa a los auténticos devoradores de PET de los similares bioquímicos. Las bacterias marinas que portaban el motivo completo descompusieron el PET en los experimentos de laboratorio. Las instantáneas de la actividad genética confirmaron que los genes M5-PETasa se expresan vigorosamente en los océanos del mundo, especialmente en aguas plagadas de plástico.

Para trazar la propagación global de estas enzimas, el equipo analizó más de 400 muestras oceánicas de los siete mares y encontró versiones funcionales con el motivo M5 en casi el 80% de las aguas analizadas, desde los giros superficiales ricos en basura hasta en aguas a dos kilómetros de profundidad, pobres en nutrientes. En estas últimas, la capacidad de alimentarse de carbono sintético puede conferir una ventaja crucial para la supervivencia, según Intikhab Alam, investigador senior en bioinformática que codirigió el estudio.

Desde el punto de vista ecológico, el aumento de estas enzimas indica una respuesta microbiana temprana a la contaminación planetaria provocada por la humanidad.

Duarte advierte que el equipo de limpieza de la naturaleza trabaja demasiado lentamente para rescatar los mares. «Para cuando los plásticos llegan a las profundidades marinas, los riesgos para la vida marina y los consumidores humanos ya se han producido», afirma.

Sin embargo, en tierra firme, el descubrimiento podría acelerar el diseño de enzimas industriales para el reciclaje en circuito cerrado. «La gama de enzimas degradadoras de PET que han evolucionado espontáneamente en las profundidades marinas proporciona modelos que pueden optimizarse en el laboratorio para utilizarlos en la degradación eficiente de plásticos en plantas de tratamiento y, eventualmente, en los hogares», señala Duarte.

Con ese fin, el motivo M5 ofrece ahora el modelo, señalando los ajustes estructurales que importan en condiciones reales, no solo en un tubo de ensayo. Si los científicos pueden aprovechar esos ajustes, entonces, mientras el mundo busca a tientas formas de limpiar su desastre plástico, pueden encontrar aliados inesperados en el abismo: bacterias que ya convierten los residuos en comida.