Biorremedación ambiental con bacterias

Desde que Anton van Leeuwenhoek fuese el primero en observar las bacterias en los años 1670, hasta nuestras fechas, se ha avanzado en el descubrimiento de los seres microscópicos y en su forma de vida y la relación que tenemos con estos pequeños seres ha sido convulsa y confusa por la falta de estudios en el tema. Gracias a héroes científicos como sir Louis Pasteur que estudiaron a estos pequeños seres; fue que, el ser humano logro entender como funcionaban algunas infecciones y como atacarlas, su origen estaba en estos diminutos seres vivos llamados bacterias; desde entonces el humano ha aborrecido a estos individuos microscópicos sin pensar en mas que el origen de todo mal, es hasta 1915 cuando se comenzó a ver el otro lado de la moneda, y a investigar acerca de los que no son del todo malos, sino todo lo contrario.




Los bacteriófagos son virus que infectan algunas bacterias que son patógenos para el ser humano como la shigelosis que causa la disentería en humanos, fue en 1915 y 1917 que Frederick Twort y  Felix d´Hérelle reportaron una observación interesante en los bacteriófagos, se percataron de una mayor proliferación de bacteriófagos en pacientes que se estaban recuperando de la disentería, la comunidad científica no tardo en prestar atención a dichos hallazgos y pronto surgiría lo que conocemos como terapia con fagos, estas primeras aplicaciones se vieron truncadas en occidente principalmente por la comercialización de antibióticos y conflictos bélicos como la segunda guerra mundial y la guerra fría.


Hoy en día se está recuperando el interés en esta terapia debido a la resistencia bacteriana que han generado los antibióticos, las llamadas super bacterias han resultado ser un problema grave para el ser humano y controlarlo a futuro podría resolverse gracias a terapias con bacteriófagos y virus que infectan bacterias.

Así como hay bacterias y virus que pueden dañar al ser humano y otros seres vivos, los hay quienes nos ayudan a vivir mejor y a defendernos de patógenos letales. En el campo de la medicina las bacterias están jugando un papel importante en la salud humana que hasta ahora estamos descubriendo; luego de ser la viva imagen de la muerte ahora se investiga el bioma humano y su relación con las alergias, enfermedades autoinmunes y otras enfermedades degenerativas.

Las bacterias no solo interactúan con otros seres vivos, las hay quienes viven alegremente en el mar o en agua dulce, bacterias, hay de todo tipo y es gracias a esto que la ciencia ah logrado identificar las bacterias que podrían salvar al planeta de nuestro desastre. La biorremediación con bacterias es una ciencia que estudia la utilización de los seres vivos para tratar productos humanos que contaminan el ambiente, derrames de petróleo, sustancias toxicas que son de difícil manejo y reutilización, contaminación de mares y ríos, zonas de cultivo que han quedado obsoletas por el uso de pesticidas y otras sustancias toxicas.

Todas estas situaciones han encontrado una posible solución gracias a las bacterias capaces de degradar muchas toxinas que produce el ser humano ya se por interacción directa o porque alguno de sus procesos metabólicos ayuda en la degradación de las materias mediante las enzimas liberadas, producto de su metabolismo. Un ejemplo de esto es la biodegradación de plásticos como el alcohol de polivinilo, gracias a las reacciones de hidrolisis, de las hidrolasas en las bacterias pseudomonas putida VN15A y pseudomonas sp (shimao, 2001).

A pesar de existir un gran numero de investigadores alrededor de este tipo de bacterias, las que se han encontrado resultan ser demasiado lentas en la descomposición de muchos tipos de plásticos. Albertsson, 1980; Cruz-Pinto et al., 1994; Albertsson et al., 1994).

No obstante, además de tener evidencia de que muchos tipos de bacterias degradan algún tipo de plástico ya sea indirecta o directamente hace falta más financiación en este rubro para dar con los organismos que ofrezcan mejores capacidades. DOI:10.1016/j.biotechadv.2007.12.005.

El mundo de la biorremediación mediante bacterias es relativamente nuevo, pero sabemos que es posible degradar materiales tóxicos como el benceno, petróleo, tolueno, bifenilos policlorados, colorantes. Entre otros productos, todo depende de las cantidades de la sustancia en el sitio, de existir cantidades exorbitantes, podrían generar que la zona sea inhabitable incluso para las mismas bacterias que degradan el material toxico, en casos como este se a buscado emplear mas de una bacteria para tratar zonas contaminas. De esta manera se pretende que la descomposición, se reparta entre una o más bacterias en un ambiente contaminado buscando que se desestabilicen los enlaces químicos de las moléculas del compuesto toxico, así las bacterias se distribuyen el trabajo, y consiguiendo que este sea más efectivo.

Un problema importante que debemos resolver es el manejo de zonas contaminadas in situ, es decir en el lugar contaminado, lo cual trae consigo muchos problemas, dado que no es posible controlar algunas características ambientales que son necesarias para la proliferación de las bacterias, los factores que pueden afectar la biorremediación son variados, la temperatura, la medición de la acides del sitio o altos niveles de ph pueden altera o impedir el crecimiento bacteriano, la humedad del sitio y las propiedades hidrológicas de oxígeno y nutrientes del suelo, así como las características microbiologías del mismo. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16233049

Existen cuatro procesos de biorremediación in situ que implican la utilización de alguna bacteria.

Bioatenuacion que consiste en el proceso de degradación natural de un componente mediante las bacterias existentes en el sitio, asegurando que estas son capaces de degradar, y así midiendo el tiempo que los puede llevar a estas.

Bioventeo, este método utiliza la biodegradación anaerobia,

Bioestimulacion, este método implica el suministro de nutrientes como el oxígeno, fosforo y nitrógeno, esto ayuda a estimular el crecimiento de las bacterias y a incrementar la biodegradación dadas las condiciones propicias.

Bioaumentacion, este método implica la adición de bacterias con características catalícas específicas para la degradación parcial o total de componente en cuestión.

https://www.researchgate.net/publication/31851896_Tecnologias_de_remediacion_para_suelos_contaminados_T_Volke_Sepulveda_JA_Velasco_Trejo




además de la biorremediación “in situ” existe la “ex situ”, la biorremediación ex situ implica la extracción de la zona contaminada con la intención de llevarla a un sitio para su tratamiento con bacterias y en un ambiente más ventajoso para las estas, la temperatura, la cantidad de humedad y otros factores se pueden controlar en este método. Este implica altos costos en la biorremediación ambiental dada la extracción y al mantenimiento para que se lleve a cabo.

Además de las intenciones que se tiene en cuanto a la biorremediación ambiental de componentes orgánicos tóxicos, esta ciencia estudia a los pequeños organismos capaces de degradar los componentes inorgánicos Como algunos metales pesados y otras substancias qué son de uso cotidiano de la población en las tecnologías recientes como la basura de componentes electrónicos como celulares y computadoras que contienen altas cantidades de metales y sustancias altamente tóxicas.

La microbiología ha detectado un pequeño número de organismos capaces de biodegradar los metales y componentes tóxicos que ha producido el ser humano y además los organismos que se han encontrado están limitados a sus características biológicas y esto merma la capacidad de adaptación y eficacia en los procesos de biorremediación.

una posible solución al problema de la escasez de bacterias capaces de disolver metales es la selección artificial de bacterias con propiedades específicas, ciencia también investiga la utilización de tecnologías como CRISPR/Cas9para la modificación genética de bacterias específicas para la remediación de metales pesados. Otras tecnologías planteadas son las bacterias transgénicas. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-017-2811-9_28

Uno de los procesos que utilizamos de las bacterias es la biosorción esto implica la absorción de iones de un metal pesado mediante procesos físico-químicos. Esto es gracias a características bioquímicas alojadas en la membrana microbiana. Esta característica no solamente existe en microbios sino también en hongos y algas.

Otra característica que utilizamos los seres humanos para la biorremediación mediante microbios es la biolixiviación de metales, Esto se debe a reacciones de metilación y a procesos de óxido reducción o a la producción de enzimas por parte de las bacterias que ayudan a descomponer los metales y separarlos.

Otro proceso de adsorción por parte de las bacterias se encuentra presente por ejemplo en el género bacillus y pseudomonas algunos hongos como el aspergillus ha sido utilizados en procesos de biosorción las bacterias saccharomyces es considerado como la principal levadura con capacidad de absorber, siendo usada en estado vivo o muerto. https://www.yeastgenome.org/reference/S000121078

Este escrito está basado en el libro biotecnología microbiana aplicaciones energéticas ambientales y alternativas de la universidad veracruzana de México

ISBN 978-607-502-697-8

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