Investigan un tipo de bacteria modificada genéticamente para acumular arsénico presente en el agua

Isidoro García Cano/DICYT Un grupo de investigadores de la Universidad de León estudia la capacidad de una especie del grupo de las bacterias corineformes (Corynebacterium glutamicum) de destoxificar metales pesados presentes en las aguas, fundamentalmente arsénico. Modificando el contenido genético de estos microorganismos, los científicos han conseguido que las bacterias retengan el arsénico y no lo liberen al exterior, obteniendo así bioacumuladores de esta sustancia tóxica que podrían ser utilizados para eliminar parcialmente el arsénico presente en el agua residual de explotaciones mineras y en la de consumo humano. 

Según explica a DiCYT Luis Mariano Mateos Delgado, profesor de Microbiología de la Facultad de Biología y Ciencias Ambientales de la Universidad de León y responsable del estudio, las bacterias corineformes, que habitan en multitud de sitios (agua, plantas, piel) "tienen gran resistencia a elevados niveles de arsénico en el medio". Partiendo de esta base, los investigadores han estudiado los mecanismos moleculares que utilizan estos microorganismos para destoxificación del arsénico, con la idea de que "si son resistentes al arsénico podrían utilizarse también para acumularlo".

Algunos resultados de estos estudios básicos, realizados en colaboración con investigadores de Estados Unidos, han sido recientemente publicados en revistas científicas como Journal of Biological Chemistry (junio 2008). Después de caracterizar el funcionamiento de la bacteria, los científicos leoneses han buscado aplicaciones. "Una de ellas es intentar modificar genéticamente el microorganismo para que acumule arsénico", comenta Mateos. Así, mediante técnicas de ingeniería genética se han eliminado algunos de los genes que regulan el mecanismo para liberar el arsénico sin modificar en gran medida su capacidad de incorporación.

Mayor acumulación

De esta manera se consigue un "bioacumulador de arsénico" que retiene entre 15 y 20 veces más de este metal pesado, según el investigador. Además esto se realiza "sin añadir genes que puedan causar un perjuicio si el organismo se libera al medio ambiente", como por ejemplo crear resistencias a antibióticos. En contrapartida "la bacteria se vuelve más sensible a la acción del tóxico, por lo que puede morir por las altas concentraciones", explica Mateos. Sin embargo, si no se destruye su carcasa externa (como es el caso de este género de bacterias, pertenecientes al grupo de bacterias gram positivas, cuya pared es más rígida), "el organismo puede ser un buen contenedor del arsénico".

Los investigadores de la Universidad de León son también capaces de modificar las bacterias para que retengan cualquiera de los dos tipos principales en los que se presenta el arsénico inorgánico en la naturaleza: el arsénico III (o "arsenito", mucho más tóxico) y el arsénico V (llamado "arseniato"). El objetivo del estudio es continuar con las modificaciones genéticas para hacer de esta bacteria no sólo un acumulador de arsénico, sino también incluir moléculas en su cubierta para convertirla en una especie de imán que atraiga el arsénico. "La idea es concentrar el arsénico, ya que no se puede eliminar totalmente", subraya Mateos.

Aplicaciones

Según el investigador, "los sistemas químicos de acumulación de arsénico son muy caros", mientras que los biológicos (utilizar microorganismos o plantas) "son más baratos". Para Mateos, "este sistema se podría utilizar en un futuro a un coste no muy elevado, pero hay que optimizar las cepas del microorganismo". Haciendo crecer las bacterias en una balsa o en un reactor (un tubo cerrado), los microorganismos concentrarían el arsénico y sólo habría que retirar su precipitado del fondo. Este sistema "se podría aplicar a aguas de consumo humano, pero la aplicación más inmediata es para aguas residuales de la minería", comenta el científico. Los investigadores han colaborado en este sentido con una mina de oro de Asturias y con otras minas del Principado. La Junta de Castilla y León y el Ministerio de Educación y Ciencia han financiado el proyecto.

“El arsénico está presente de forma natural en el medio”

Según el investigador de la Universidad de León Luis Mariano Mateos Delgado, "el arsénico está presente de forma natural en el medio". Las aguas que fluyen en zonas profundas del subsuelo suelen estar en contacto con rocas (piritas, principalmente) que pueden presentar formas arsenicales (arsenopiritas). "El agua retira parte de ese arsénico", comenta Mateos. "Cuando había mucha agua en los depósitos subterráneos el arsénico se diluía, por lo que su cantidad era menor". Sin embargo, en determinados casos con la sobreexplotación de los acuíferos hay menos agua y "el arsénico se concentra". Según el científico, "si el agua viene de pozos poco profundos no es probable la presencia de arsénico de origen natural, pero sí de otros posibles contaminantes", normalmente bacterias fecales procedentes de residuos de la ganadería.