Saliva de gusano descompone el plástico en minutos
100 gusanos de la cera son capaces de biodegradar 92 miligramos de polietileno en 12 horas | Wikipedia Commons
Uno de los graves problemas climáticos, y verdadero dolor de cabeza, son los vertidos de plásticos en mares y océanos. En los últimos años se han aprobado leyes que prohíben el uso de bolsas de compra. Y algunas empresas convierten esos desechos en bloques para la construcción. Ahora, en la misma línea, un grupo de científicos descubrió que el gusano de la cera pueden mordisquear una bolsa de plástico y reducirla en minutos.
La responsable del hallazgo es Federica Bertocchini, bióloga e investigadora del CSIC en el Centro de Investigaciones Biológicas (CIBCSIC). La primera vez que se dio cuenta de esta posibilidad fue hace unos años, mientras limpiaba las colmenas de abeja que tiene en su jardín.
Extrajo algunas larvas de polillas de la cera (Galleria mellonella) que vivían en la colmena y las colocó en una bolsa de plástico vieja. Cuando comprobó la bolsa una hora después, encontró pequeños agujeros en la parte de la bolsa en la que estaban las larvas.
Bertocchini, con ayuda de Paolo Bombelli y Chris Howe, hizo muchas pruebas. «Era esencial comprobar que los gusanos no se habían limitado a comerse la bolsa sino que la habían degradado con un proceso químico y a gran velocidad. Algo realmente impresionante», dijo.
De hecho, “en los experimentos, 100 gusanos de la cera son capaces de biodegradar 92 miligramos de polietileno en 12 horas. Es realmente muy rápido», comentó. ¿Será una solución a la contaminación por plásticos?
Estas investigaciones se desplegaron en 2017. Y desde entonces los estudios se han focalizado en dar con el mecanismo molecular que usa el gusano de cera para destruir el plástico. Al fin y al cabo, «la cera es un polímero, una especie de ‘plástico natural,’ y tiene una estructura química no muy diferente al polietileno», dijo entonces Bertocchini.
Gusano de la cera devorador del plástico
El equipo de investigadores del CSIC descubrió además que es la saliva del gusano de la cera la que degrada el plástico. Esto podría tener numerosas aplicaciones en el tratamiento o reciclaje de residuos plásticos.
Cada año se producen 300 millones de toneladas de plástico a nivel mundial, siendo éste en su mayoría resistente a la degradación y contaminando cada rincón del planeta. Grandes empresas arrojan sus desechos a mares y océanos.
Señalaron los científicos que su saliva contiene unas enzimas (de la familia fenol oxidasa) que inicia la degradación del polietileno en poco tiempo y a temperatura ambiente. Estas enzimas son las primeras y únicas que se conocen capaces de degradar el plástico polietileno sin pre-tratamiento, indicó Bertocchini quien dirige el estudio.
Los resultados del trabajo, pendiente de revisión, se han publicado en preprint en el repositorio BioRxiv y, en la web del CSIC. El estudio ha contado con financiación de la Fundación Roechling (Alemania).
“Para degradar el plástico es necesario que el oxígeno penetre en el polímero (en la molécula de plástico). Este primer paso de oxidación, que normalmente es resultado de la exposición a la luz solar o a altas temperaturas, es un cuello de botella que ralentiza la degradación de plásticos. Como el polietileno que es uno de los más resistentes”, agregó Bertocchini, según reseñó el CSIC.
“Por eso, en condiciones ambientales normales el plástico tarda meses o años en degradarse”, añade la investigadora. “Ahora hemos descubierto que las enzimas de la saliva del gusano de la cera realizan este paso crucial: oxidan el plástico. Así, permiten superar el cuello de botella de la degradación del plástico y acelerar su descomposición”, añadió.
El gusano de la cera, también conocido como gusano de la miel, es un insecto lepidóptero que puede encontrarse en cualquier lugar del mundo.
La actuación de las enzimas en la degradación
La investigadora comentó que “en los últimos años se ha intentado averiguar cómo estos insectos consiguen hacer algo así. Muchos estudios se han centrado en los microorganismos que viven en el sistema digestivo de estos gusanos. Partiendo de la suposición de que los gusanos pueden usar el plástico como alimento y que la degradación sería resultado de su actividad metabólica y del proceso digestivo”.
Pero, advirtió, esta suposición “es muy cuestionable, por lo que nuestra investigación se ha centrado desde el principio en la cavidad bucal de los gusanos. Hemos observado con detenimiento el comportamiento del gusano de la cera en presencia de polietileno. Y hemos descubierto que las enzimas presentes en la saliva del gusano (es decir, el líquido recogido de la boca del insecto) son capaces de degradar polietileno”.
Precisó además, que “el polímero en contacto con la saliva se oxida y se despolimeriza en unas pocas horas. Hemos identificado residuos degradados que se forman en presencia de su saliva”. Este equipo de investigadores analizó la saliva con microscopía electrónica y observó un alto contenido en proteínas.
“En la saliva hemos aislado dos enzimas que pueden reproducir la oxidación causada por el conjunto de la saliva”, detalló. Estas dos proteínas, bautizadas como Demetra y Ceres, pertenecen a la familia de las enzimas fenoloxidasas.
Asimismo, confió, “emos descubierto que la enzima Demetra mostraba un efecto importante sobre el polietileno, dejando marcas (pequeños cráteres) visibles a simple vista en la superficie del plástico. Este efecto también quedó confirmado por la aparición de productos de la degradación formados tras la exposición del polietileno a esta enzima”. Mientras tanto, la enzima Ceres oxida el polímero, aunque sin dejar marcas visibles, sugiriendo que las dos enzimas tienen un efecto diferente sobre el polietileno.
Ceras de las colmenas y los plásticos
Los fenoles son moléculas que las plantas usan como defensa contra enemigos potenciales, como por ejemplo las larvas de insectos. Por lo tanto, los insectos podrían producir enzimas fenol-oxidasas como una vía para oxidar los fenoles de las plantas, y así neutralizarlos. Lo que les permitiría alimentarse de las plantas sin peligro.
Los fenoles también están presentes en muchos aditivos plásticos, lo que podría convertirlos en dianas para estas enzimas. Y crear las condiciones necesarias para la oxidación y la despolimerización del plástico.
“Hasta la fecha, esto es solo una especulación y serán necesarios más experimentos para profundizar en el mecanismo de acción enzimática”, advirtieron los investigadores.
Otra pregunta aún más interesante es averiguar cómo los insectos de la cera adquirieron esta capacidad. Los investigadores aventuran que podría deberse a un proceso evolutivo. “Los gusanos de la cera se alimentan de la cera de las colmenas y de polen de especies de plantas muy diversas. Si se tiene en cuenta que la cera de las colmenas está llena de fenoles, este tipo de enzimas sería muy útil para los gusanos. Indirectamente, esto explicaría por qué el gusano de la cera puede descomponer el plástico”.
Sin embargo, hasta el momento es solo una especulación y serán necesarios más estudios que combinen la biología de los insectos con la biotecnología.
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Citations & References:
Wax worm saliva and the enzymes therein are the key to polyethylene degradation by Galleria mellonella. Biorxiv.org
La saliva del gusano de la cera contiene enzimas capaces de degradar el plástico. Csic.es
¿Podría este gusano «devorador» de plástico ser la solución a la contaminación?. Nationalgeographic.es
Dateline:
Madrid, España
