Pequeños pero poderosos: ¿pueden los microbios salvar el planeta?

Aunque son invisibles a simple vista, los microbios son las formas de vida más antiguas y diversas de la Tierra. Bacterias, virus, hongos y algas han ido evolucionando durante miles de millones de años, a lo largo de los cuales han desarrollado una serie de características y funciones de crucial importancia para el ciclo de la vida. Gracias a hitos como la vacuna contra la viruela y la penicilina, han ayudado a revolucionar la medicina y a salvar innumerables vidas.

En los últimos años, los avances en microbiología han permitido extender las aplicaciones de los microbios, incluida la mejora de la producción agrícola, la lucha contra el cambio climático y el reciclaje.

Los microbios desempeñan un papel importante en los ciclos biológicos globales, especialmente en la circulación y distribución del carbono y otros gases de efecto invernadero. Por un lado, pueden ser una fuente de emisiones. Durante la descomposición, las bacterias degradan la materia orgánica a través de la respiración, liberando carbono como subproducto. Las algas crecen rápidamente en aguas contaminadas y crean «zonas muertas» cuando agotan los niveles de oxígeno, creando de esta forma un entorno inhóspito para otros organismos.

Pero, al mismo tiempo, los organismos microbianos tienen la capacidad de bloquear los gases que calientan el planeta. Los microbios del suelo absorben el carbono liberado durante la descomposición de la materia orgánica; esto significa que el suelo del mundo contiene de dos a tres veces más carbono que la atmósfera. Este proceso se ha visto amenazado por la agricultura industrial. Las actividades agrícolas como el arado y el cultivo entorpecen la captura de carbono, que regresa de nuevo a la atmósfera. Debido a la intensificación de la agricultura en el último siglo, el suelo ha perdido entre un 30 y un 60 % de su capacidad para capturar carbono. Los microbios pueden ayudar a revertir esta situación.

Los científicos de Loam Bio, una empresa de biotecnología microbiana, han identificado una clase de microbios fúngicos que tienen el potencial de mejorar las propiedades de captura del suelo. Los hongos forman extensas conexiones subterráneas (redes miceliales) con las raíces de las plantas y lo han hecho durante más de 400 millones de años. Estas conexiones les permite interactuar con grandes extensiones de suelo a través de la red de raíces. «Escogimos los hongos por sus relaciones simbióticas con las plantas, su capacidad para mejorar la estructura del suelo y su resiliencia en distintas condiciones ambientales», afirma el Dr. Robbie Oppenheimer, director de producto de Loam Bio.

Loam Bio utiliza estos microorganismos fúngicos para desarrollar productos destinados al tratamiento de semillas, cuyo objeto es ayudar a las plantas a absorber dióxido de carbono. Una vez añadidos al suelo, establecen relaciones simbióticas con las raíces de las plantas para mejorar la captura, la retención de nutrientes y la productividad agrícola.

«Realizamos pruebas exhaustivas, incluidos rigurosos experimentos de laboratorio y ensayos de campo para garantizar que nuestro producto mejora los resultados agronómicos de los agricultores», afirma el Dr. Oppenheimer.

«Nuestras investigaciones han aportado nuevos conocimientos sobre el potencial de los microorganismos para mejorar la salud del suelo y actuar como un importante sumidero de carbono estable, lo que sugiere que las soluciones microbianas actuarán como complemento de otras estrategias de mitigación climática».

Resolver el problema de los residuos plásticos

De hecho, los microbios ofrecen una gran cantidad de otros beneficios medioambientales. Estos microorganismos tienen la capacidad de aumentar la fertilidad del suelo, lo cual se expresa en una menor necesidad de fertilizantes, fungicidas e insecticidas sintéticos y en una mejora de la resiliencia de los cultivos frente al estrés medioambiental. Ciertas especies microbianas pueden contribuir a la biorremediación, es decir, la eliminación de contaminantes, toxinas y otros contaminantes del suelo y el agua. Los microbios también desempeñan un papel importante en el compostaje de residuos alimentarios: las bacterias descomponen los alimentos y los residuos biodegradables y los convierten en suelos ricos en nutrientes, reduciendo al mismo tiempo los residuos y produciendo elementos útiles. Los científicos están buscando aplicar este principio a uno de los contaminantes más extendidos: el plástico.

El plástico es perjudicial para el medio ambiente porque no es biodegradable. Este material se desintegra en partículas cada vez más pequeños debido a la luz solar, la oxidación o la fricción. Al igual que los nanoplásticos, estos microplásticos permanecen en el medio ambiente, contaminando el agua y el suelo y dañando a los animales. Los científicos están desarrollando nuevos procesos microbiológicos que tienen por objeto solucionar este problema.

Los plásticos se componen de polímeros, cadenas largas de unidades moleculares repetitivas llamadas monómeros. La Dra. Joanna Sadler y sus compañeros de la Universidad de Edimburgo descubrieron que, una vez descompuestos, estos polímeros podrían transformarse en productos de mayor valor con la ayuda de bacterias modificadas genéticamente.

«Nuestro objetivo es preparar la industria del plástico para el futuro y abordar los aspectos más difíciles que plantean los residuos plásticos actuales», afirma el Dr. Sadler. Este innovador enfoque implica introducir el carbono procedente del plástico en los procesos metabólicos de una célula. Mediante la manipulación del genoma de la célula, es posible redirigir el carbono para que produzca sustancias completamente diferentes. Hasta ahora, han convertido con éxito moléculas de plástico PET en vainillina, la molécula responsable del aroma y el sabor de la vainilla y utilizada en la fabricación de fragancias.

«Este enfoque nos permite ver el plástico como una posible materia de base para la economía verde, lo que supone un cambio de paradigma en nuestra forma de entender los residuos plásticos», afirma el Dr. Sadler. «Ya hemos demostrado que se puede utilizar para fabricar vainillina, y las investigaciones realizadas a escala mundial demuestran que es posible transformar el plástico en una serie de productos interesantes y relevantes desde el punto de vista comercial. Es una ventaja sinérgica».

La ingeniería genética puede revelar otras formas de usar las bacterias, que pueden variar desde pequeñas manipulaciones hasta ajustes más amplios. El Dr. Sadler señala que los cambios graduales a menudo producen mejores resultados. «Todo depende de lo que uno le pide a las bacterias; si las modificaciones solo se apartan un poco del material inicial, el proceso suele ser sencillo», afirma. «Pero la introducción de grandes grupos de genes sintéticos puede comprometer la viabilidad y la tasa de crecimiento de las bacterias».

Estos avances en biotecnología no solo muestran la extraordinaria adaptabilidad de la vida microbiana, sino que también destacan el potencial de las soluciones inspiradas en la naturaleza para abordar el urgente reto de la degradación medioambiental.