Uso potencial de bacterias aisladas del Desierto de Atacama para bioprocesos con metales pesados: una aproximación genómica

Abstract

Los metales pesados corresponden a un conjunto de elementos que contiene a metales y metaloides de alto peso molecular en comparación con el agua. En concentraciones altas son extremadamente tóxicos produciendo la muerte de los organismos expuestos. A pesar de ello existen microorganismos que tienen mecanismos para sobrevivir y prosperar en ambientes contaminados por los metales pesados, éstos principalmente consisten en la expulsión, captura o cambio de estado de oxidación del ion tóxico. De esta manera, algunos de los mecanismos son compatibles con actividades como la biominería (solubilización y lixiviación de minerales), bioremediación (reducción de la concentración de iones tóxicos) y la biosíntesis de nanopartículas. Es por ello que existe un constante interés en descubrir nuevos organismos que permitan mejorar estos procesos. En este contexto se estudia la factibilidad de utilizar bacterias provenientes del desierto de Atacama para su aplicación en bioprocesos con metales a través de la identificación de genes marcadores de resistencia a cobre y hierro. Se seleccionan ocho bacterias provenientes de distintas lagunas y salares de la eco-región del desierto. En ellas se encuentran genes característicos de la resistencia a cobre, como lo son la familia cop y cus, utilización de hierro, como los genes para el transporte de Fe(III) (síntesis y transporte de sideróforos) y para el transporte de Fe(II) (transportadores de membrana). Además se caracteriza las adaptaciones de estas cepas a su ambiente desde una perspectiva genómica, considerando el resistoma ambiental y genes de mantención energética. Basado en el trabajo realizado se propone una metodología de selección de organismos para los bioprocesos de biominería, bioremediación y/o biosíntesis de nanopartículas de metales. Ésta se inicia con una selección de un metal y alguno de los bioprocesos anteriormente mencionados, y un metal. Luego se recomienda el aislamiento de microorganismos provenientes de ambientes contaminados y una posterior secuenciación de su genoma. Finalmente se debe realizar una búsqueda de los genes codificantes para factores que permitan la resistencia al metal, ya sea de forma directa por bombas, chaperonas o enzimas oxidoreductoras, o indirecta por algún metabolito afecte al ion metálico, por ejemplo los ácidos orgánicos y el ion carbonato. La principal candidata para estudios posteriores es la cepa 121 Shewanella sp. WE21, pues es capaz de realizar cualquiera de los bioprocesos estudiados, debido a su capacidad de reducir metales. No obstante, deber corroborarse la información con experimentos para cuantificar la generación de biomasa, biofilms, capacidad reductora y concentración mínima inhibitoria. Se requiere un estudio de factibilidad económica para la aplicación de la tecnología para los diferentes metales que considere el precio de estos elementos en el mercado.