Universidad
Politécnica de Madrid

20.09.2021

Hay muchos tipos de contaminantes. Desde hace décadas el Programa Ambiental de las Naciones Unidas dedica una atención especial a los contaminantes orgánicos persistentes (COP), en cuyas moléculas conviven los cuatro jinetes del apocalipsis ambiental: toxicidad elevada, estabilidad química (persistencia), gran movilidad geográfica y capacidad de bioacumulación. Esta última propiedad explica los altos niveles detectados en humanos y en los grandes depredadores marinos y terrestres. Al aumentar la concentración de estos compuestos, también lo hace la probabilidad de desarrollar cáncer y otras dolencias graves. La legislación internacional es particularmente restrictiva para los bifenilos policlorados (PCB), cuya fabricación se prohibió en EEUU en 1979 y en la UE en 1987. No obstante, cada año se liberan cantidades ingentes desde sumideros naturales y sitios previamente contaminados.

La tecnología convencional para descontaminar PCB es invasiva y muy costosa, lo que ha impulsado la búsqueda de alternativas innovadoras. Destaca entre ellas la fitorremediación, una tecnología verde que se basa en la capacidad de algunas plantas (y sus microorganismos asociados) para absorber y degradar PCB y otros COP. El proceso funciona esencialmente con energía solar y su aplicación mejora las propiedades del suelo, entre otras muchas ventajas.

Algunas especies arbóreas, sobre todo los chopos (género Populus), están particularmente capacitadas para descontaminar suelos, como se analiza en una revisión reciente sobre fitorremediación con árboles. La utilidad de esta tecnología se ha validado en campo y presenta múltiples ventajas económicas y ecológicas, si bien su implantación dista del óptimo. ¿Por qué? En el caso de contaminantes orgánicos, una limitación muy importante es el escaso conocimiento de las transformaciones metabólicas que experimentan en la planta. Este conocimiento es clave para mejorar el proceso descontaminante y para seleccionar variedades con altas capacidades naturales, como los chopos.

Investigadores del grupo de Biotecnología Forestal del CBGP UPM-INIA (área de Biología Sintética y Bioingeniería, SynBIO2), de la ETSI Montes, Forestal y del Medio Natural (Departamento de Sistemas y Recursos Naturales) y de la ETSI Minas y Energía (grupo de Estudios Ambientales) han investigado el metabolismo de PCB/bifenilo en chopo, un sistema de especial interés por su capacidad descontaminante y su estatus como sistema modelo en investigación biológica. Su genoma se secuenció tras los de Arabidopsis thaliana y Oryza sativa (arroz), el primer genoma completo de una especie arbórea.

Foto: Luis Gómez y PNAS. Licencia Creative Commons

Mediante una combinación de análisis estructurales y funcionales, el equipo investigador liderado por el catedrático Luis Gómez (CBGP y ETSIMFMN) ha conseguido definir la primera ruta metabólica en plantas capaz de degradar PCB y contaminantes relacionados. Un componente clave es una enzima de la superfamilia SDR de deshidrogenasas reductasas, cuya actividad se desconocía hasta ahora. La expresión de esta enzima en plantas modelo ha permitido sustanciar su papel en la desactivación de contaminantes bifenílicos. También ha permitido a los investigadores reconstruir la ruta metabólica implicada: una sucesión de modificaciones químicas que culminan con la degradación natural de estas moléculas. Estos resultados se han publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Es importante recalcar que los chopos no quedan contaminados, pues las moléculas tóxicas se fragmentan y las piezas resultantes, inocuas, se incorporan al metabolismo normal de la planta. Esta es una diferencia esencial con la remediación de metales pesados, que no pueden ser destruidos y terminan en muchos casos acumulándose en los tejidos vegetales.  

Mejorar la eficiencia de la descontaminación verde es muy importante, considerando la necesidad de implementar tecnologías menos costosas y más respetuosas con el entorno. Un análisis global publicado en la prestigiosa revista Lancet refleja bien el alcance del problema. La contaminación representa el principal factor ambiental causante de muertes prematuras a escala mundial, unos 9 millones de personas al año (en 2015). Esta cifra duplica el número total de víctimas mortales de Covid-19 en el momento de escribir estas líneas, más de año y medio después de identificarse el brote de Wuhan. Lancet también señala que las pérdidas económicas derivadas —costes sanitarios, mermas de productividad y otras— representan unos cuatro billones de euros anuales. Una cifra superior al PIB de Alemania en el año 2020 (la cuarta economía mundial) y más de tres veces y media el PIB de España en el mismo período. El impacto ecológico de la contaminación es igualmente colosal, si bien su valoración económica es muy compleja. El deterioro creciente de la calidad ambiental se traduce en pérdidas de biodiversidad, de productividad ecológica y de resiliencia ante los cambios ambientales. Aumentan así los daños producidos por episodios de sequía o de temperaturas extremas, cada vez más frecuentes. También aumenta el impacto de plagas y enfermedades. Malas noticias para el secuestro global de carbono. Mejorar la tecnología actual de descontaminación es una prioridad evidente, para nuestra salud y para la del planeta.

Ref: Contreras, A.; Merino, I., Álvarez, E.; Bolonio, D.; Ortiz, J.E.; Oñate-Sánchez, L.; Gómez, L. (2021) A poplar short-chain dehydrogenase reductase plays a potential key role in biphenyl detoxification. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 118, 35, e2103378118. https://www.pnas.org/content/118/35/e2103378118