- Su propuesta se centra en obtener la enzima depolimerasa, a partir de la bacteria Azospirillum brasilense

La degradación de plástico representa un grave problema ambiental, ya que para desintegrarse a nivel molecular deben transcurrir de 55 y hasta 500 años. Ante la urgencia de encontrar soluciones a esta problemática, el doctor Luis Javier Martínez Morales, investigador del Instituto de Ciencias de la BUAP (ICUAP), estudia una bacteria capaz de descomponer la molécula de tereftalato de polietileno (PET), un tipo de plástico muy usado en la fabricación de envases.

El académico del Centro de Investigaciones en Ciencias Microbiológicas explicó que su propuesta se centra en obtener la enzima depolimerasa, sintetizada a partir del gen phbZ de la bacteria Azospirillum brasilense. Este microorganismo es conocido como promotor del crecimiento vegetal, pero también es capaz de acumular polihidroxibutirato (PHB) hasta en 80 por ciento de su peso, porque dispone de tres enzimas para producir este tipo de plástico y una más para degradar al mismo de forma natural, al romper los enlaces éster.

El PHB se produce en la naturaleza de manera natural por microorganismos, como material de almacenamiento intracelular de carbono y energía. Actualmente, este polímero se utiliza para fabricar plásticos biodegradables.

Martínez Morales, doctor en Microbiología por el Instituto Politécnico Nacional, explicó que Azospirillum generalmente se alimenta de nitrógeno y carbono. Por lo tanto, se realizó un cambio en su alimentación para producir más PHB. “Se aumentó la cantidad de carbono y disminuyó el nitrógeno en diferentes relaciones: 30:1, 60:1 y 90:1, respectivamente. Posteriormente, con tecnología de DNA recombinante se obtuvo un cambio genético de la bacteria con resultados satisfactorios: mayor producción de PHB”.

De este estudio derivó la investigación actual de la enzima depolimerasa, propuesta de una alumna de licenciatura, quien se planteó: “Si el microorganismo es capaz de romper este enlace éster, por qué no va a romper el enlace de PET, el cual igualmente se forma por monómeros y enlaces éster”.

El académico de la BUAP indicó que para comprobar la hipótesis se aisló y clonó el gen phbZ. “El genoma de Azospirillum brasilense es de dominio público y se encuentra en un banco de datos. Nosotros obtuvimos la secuencia del gen phbZ y realizamos unos oligonucleótidos; es decir, identificamos los fragmentos de inicio y final del gen. Más tarde, el gen se clonó en un vector o plásmido comercial, éste se introdujo a la bacteria E. coli. A esta célula se le agregó una carga extra del gen para producir más de esta proteína”.

En cuanto a los resultados, el también responsable del Laboratorio de Fisiología Microbiana comentó que en los primeros ensayos clínicos se usó PET virgen y reciclado, para determinar la cantidad de enzima a utilizar en el proceso de degradación. “En las primeras 18 a 24 horas se observó degradación del plástico; mientras en la exposición por dos meses se obtuvo una mayor eliminación. Este último indicador demostró la estabilidad de la proteína a temperatura ambiente, lo cual abarata los costos”.

El PET se degrada por procesos de luz y calor -no incineración-, pero ambas opciones son a largo plazo. En cambio, la propuesta del investigador del ICUAP es una forma más amigable con el medio ambiente y que puede dirigirse; es decir, determinar la cantidad de plástico y enzima a utilizar en la degradación.

El doctor Luis Javier Martínez Morales expuso que el siguiente paso de la investigación será purificar a homogeneidad la enzima y ver su estabilidad a diferente pH y temperatura, así como mejorar su eficiencia. A futuro, escalar su producción e indagar las posibles formas de aplicación en el PET, por ejemplo, por aspersión.

• Investigadora observó una tasa de descomposición anual de 0.7 en bosques de encino y pino

BUAP. 12 de mayo de 2017.- En México, los bosques y selvas cubren 64.5 millones de hectáreas, el 33 por ciento del territorio nacional. En Oaxaca, en promedio más de 20 millones de árboles se pierden al año por deforestación, tala inmoderada, plagas e incendios forestales, que ocasiona pérdida de suelo y hábitat de la vida silvestre, entre otros inconvenientes.

Para determinar el impacto del manejo intensivo de los bosques en esta entidad, Dulce María Figueroa Castro, investigadora de la Facultad de Ciencias Biológicas de la BUAP, observó que en zonas conservadas en la localidad de Santa Catarina Lachatao, localizada en la Sierra Norte, existe una tasa de descomposición anual de 0.7 en bosques de encino y pino, indicador normal comparable con datos de otros ecosistemas de este tipo en el planeta.

La descomposición de hojarasca en los ecosistemas terrestres está regulada por varios factores: humedad, temperatura, calidad de la hojarasca y  actividad de los organismos descomponedores, entre otros.

De igual manera, encontró más abundancia de macrofauna -organismos de más de un centímetro de longitud- en el bosque de encino en comparación con el de pino. Lo anterior, “se atribuye a que en el bosque de encino la capa de hojarasca es más gruesa; mientras en el de pino es más compacta y, por ende, se albergan menos organismos descomponedores”.

También observó que de los tres grandes grupos de organismos involucrados en el proceso (macro, micro y mesofauna), la microfauna es la que tiene mayor impacto. Asimismo, junto con su equipo de trabajo, determinó que en época de lluvias aumenta la tasa de descomposición en ambos sitios, probablemente porque existe mayor depósito de hojarasca en el suelo y por lo tanto, mayor disponibilidad de recursos y nichos para los organismos descomponedores.

La siguiente fase de la investigación, precisó la doctora en Ciencias por la Universidad de Missouri, en Estados Unidos, será comparar este indicador -utilizando los mismos métodos- con los de un bosque con manejo intensivo. Al hacer esa comparación se determinará el daño al ecosistema, mismo que dará indicios de la alteración del ciclo de los nutrientes, puesto que al no existir árboles o plantas que retengan los nutrientes, éstos se van a las partes bajas del territorio, como valles, por lo que no son aprovechados.

“Esta situación altera el funcionamiento del ecosistema e impide su recuperación de manera óptima, ya que la recuperación completa de un bosque requiere de varias décadas, una tarea difícil y a largo plazo que precisa planificación, ejecución y seguimiento”, afirmó Figueroa Castro, también responsable del Laboratorio de Interacciones Ecológicas.

Metodología

En la comunidad de Santa Catarina Lachatao predomina el bosque de encino y pino, pero se observa una clara división de los mismos: un manejo sostenible y una actividad desmesurada. Un punto de partida para establecer qué tanto afecta la explotación de los bosques al ciclo de los nutrientes, los cuales mantienen el funcionamiento dentro del ecosistema, es observar este indicador en un bosque relativamente conservado.

Por ello, el estudio realizado a partir de 2015 se centra en medir la tasa de descomposición en un área protegida, así como observar el efecto de la estacionalidad y los grupos de organismos involucrados en el proceso de desintegración.

Uno de los métodos usados, precisó la académica de la Facultad de Ciencias Biológicas, es hacer bolsas de malla con diferente apertura. Se colectan hojas secas de los árboles -aún sin caer-, se secan en hornos (secadoras) y, cuando pierden la humedad, se coloca una cantidad conocida de hojarasca dentro de las bolsas antes fabricadas.

Posteriormente, las bolsas se dejan en el bosque y se recogen periódicamente, para tener toda la historia de la tasa de descomposición a lo largo del año.

La doctora Dulce María Figueroa Castro explicó que una vez que se recogieron las bolsas, se mete la hojarasca que quedó dentro de la bolsa a la secadora y esta se pesa. Entonces, “esa diferencia de peso, por ejemplo se comenzó con 10 y terminó con 5 gramos, dará mediante ciertas fórmulas la tasa de descomposición”.