Aventuras de las bacterias del fondo del mar, en su viaje al tubo de ensayo

Viviana I. Villalba López y Carolina Barreto Olivar

A unos 800 metros bajo el mar, en el Golfo de México, donde reina la oscuridad absoluta, existe un mundo misterioso que, en su mayoría, sigue siendo una incógnita para el ser humano. Las aguas heladas, con temperaturas de hasta 4°C, dan lugar a un hábitat extremo y hostil. Pero uno se preguntaría ¿existe vida ahí? La respuesta es sí, los habitantes de esos lugares han desarrollado adaptaciones únicas, que les han permitido sobrevivir (figura 1).

Los pepinos de mar son una de esas especies, que nadan lentamente en el fondo marino y, al detectar la presencia de algún depredador, reaccionan escabulléndose entre las más estrechas grietas. Esta habilidad es gracias a la flexibilidad de sus cuerpos blandos. En caso de ser necesario, pueden incluso expulsar un órgano interno para causar una distracción momentánea.

Por otro lado, tenemos a los peces linterna; estos peces bioluminiscentes tienen una forma peculiar de cazar, ya que emiten una pequeña luz al final de su antena, la cual funciona de anzuelo, al iluminar la densa oscuridad y así llamar la atención de sus presas. Aquello que lo convierte en un temible depredador, son sus afilados dientes en su enorme y elástica boca, brindándoles la capacidad de engullir presas de hasta el doble de su tamaño.

A estas profundidades también podemos encontrar seres que no son visibles a simple vista, siendo el caso de las bacterias. En esta ocasión, hablaremos de aquellas que habitan en el Golfo de México, desde la superficie hasta lo más profundo (4000 metros). Estos seres diminutos viven en consorcios, es decir, en comunidades de diferentes bacterias que se ayudan entre sí, para obtener alimento o un beneficio común.

En esta comunidad se encuentra una bacteria del género Alcanivorax, que, a pesar de su tamaño, cuenta con una increíble habilidad de cooperación. Para obtener energía, utiliza unos componentes del petróleo, llamados hidrocarburos alifáticos (como los alcanos, de ahí su nombre), que existen naturalmente en el mar o por derrames accidentales.

Un día pacífico como cualquier otro, se encontraban los miembros de géneros Alcanivorax y Pseudomonas, que, tras un buen rato de haber buscado petróleo, estaban ya en el arduo proceso de separación de los componentes de aquel líquido viscoso, y así obtener su alimento. Al término de su jornada, notaron que el agua se había desplazado de golpe, lo cual no les había permitido percatarse de que estaban siendo succionadas y encerradas velozmente al interior de unas botellas gigantes operadas por cañas de pescar enormes.

Una de las Alcanivorax, que se llamaba Luna, había sido capturada. Ella se encontraba aterrada, pues había sido separada de su familia y no sabía qué estaba ocurriendo. Pasaron unos minutos, cuando de repente vio pasar una silueta familiar. Con emoción corrió y, al ver que era su abuelo, lo abrazó con tal fuerza como si hubieran pasado años desde la última vez que lo había visto. Tras recuperar el aliento le preguntó con una voz entrecortada: “Abuelo, ¿qué está sucediendo?”.

Su abuelo, desconcertado, pero conservando la calma, le contestó: “No te preocupes querida, todo va a estar bien”.

Dentro de la botella se encontraba un bullicio abrumador. La gran mayoría de las bacterias estaban desconcertadas y se cuestionaban su ubicación, el propósito con el que las habían capturado, hacia dónde las llevarían, cuánto más tiempo tenían para vivir y si sería la última vez que estaban juntas. Sus mentes en ese momento eran un mar de dudas, que esperaban con ansias ser resueltas. Minutos después, sintieron cómo ascendían, hasta detenerse bruscamente sin previo aviso, sacudiendo a todos en su interior.

Se escuchó un fuerte crujido, alzaron la mirada y contemplaron la cálida y radiante luz que entraba por la parte alta de la botella. Para la mayoría de los capturados era bastante nueva esta sensación, pues nunca se habían acercado lo suficiente a la superficie como para experimentar la luz solar, por lo que no sabían si asustarse o disfrutar el momento. Con las emociones entrecruzadas no se percataron del suave y tranquilo acercamiento de una mujer de largo cabello castaño, tez clara, con una bata blanca, que la hacía ver imponente. Cuando la misteriosa mujer estuvo lo suficientemente cerca, con ayuda de una pipeta tomó una muestra de agua, en la cual se encontraba Luna junto con su comunidad. Luna, ya estando en la pipeta, alcanzó a observar del lado derecho del pecho de la mujer un nombre que decía “Dra. Coral Castillo Gómez” (figura 2).

La Dra. Castillo, tras haber recolectado las muestras necesarias para los estudios que realizaría, se dirigió en dirección hacia un laboratorio. Luna, mientras era transportada, apreció las nubes aborregadas en el inmenso y azulado cielo. Ahí fue cuando se percató de que ya no se encontraban en las profundidades del mar. Ahora estaba fuera de él, algo que nunca creyó posible. Podía ver la superficie del mar, el oleaje, las aves y quedó anonadada, pero aquello que le llamó más la atención fue ver a personas caminando a su alrededor, sin hundirse; pues tal parece se encontraban a bordo de un barco.

Al llegar al laboratorio, la Dra. Castillo encendió un mechero y acercó un recipiente de vidrio con cuerpo cónico, que en su interior contenía una mezcla de petróleo y agua de mar. Colocó dentro del recipiente -con mucha suavidad- la muestra donde Luna se encontraba (figura 3). Al estar en la mezcla, Luna notó que era como estar en casa, pues tenía abundante comida. Sin embargo, para otras familias de bacterias resultó desagradable y se alejaron. Durante el tiempo que duró el viaje, la familia de Luna y las Pseudomonas crecieron, destacando por su avidez por el petróleo.

En un abrir y cerrar de ojos, aquellas bacterias que más se reprodujeron, fueron llevadas a un laboratorio en tierra firme, sólo que más sofisticado y equipado.

Al llegar, las colocaron con delicadeza en unas cajitas con gelatina, llamadas cajas Petri con agar, que contienen las sales minerales presentes en el mar y petróleo crudo o alcanos puros, favoreciendo el crecimiento de Luna y su familia Alcanivorax en ese tipo de ambiente, lo cual fue del agrado de la Dra. Castillo.

Después de varios días admirando su interacción con el petróleo, se decidió que se analizaría una a una de las bacterias, para determinar qué era lo que las hacía capaces de alimentarse de tal sustancia. Con métodos como la gavimetría, la cual consiste básicamente en medir el peso seco del petróleo antes y después de colocar a Luna y a su comunidad en una muestra de petróleo. También usaron métodos más sofisticados, como la cromatografía de gases acoplada a masas, que fundamentalmente es capaz de identificar los compuestos presentes en la muestra. De esta manera, descubrieron su grandiosa habilidad para consumir diversos tipos de compuestos, procurando siempre hacer estos procedimientos con agua de mar, para hacer que Luna se sintiera como en casa, logrando ser ella misma y creciendo feliz.

La Dra. Castillo, con ayuda del investigador Mejía, estudiaron su material genético, con el objetivo de descubrir la razón por la que lograban utilizar el petróleo como alimento para obtener energía.

Tras una ardua y minuciosa búsqueda en la secuenciación del genoma bacteriano; que es básicamente como buscar detalladamente en una biblioteca (el ADN), donde -en cada libro- se encuentran escritas las instrucciones necesarias para el desarrollo de un organismo vivo. Y encontraron algo impresionante: que especialmente las Alcanivorax, guardan un orden específico de instrucciones (nucleótidos) que les permite usar el petróleo como fuente de energía para vivir. Esta secuencia fue descifrada por los investigadores.

- “¡Bingo! - gritó la Dra. Castillo saltando de alegría - “He encontrado los genes que permiten a las bacterias degradar el petróleo”- (Figura 4). El investigador Mejía llegó corriendo con interés por escuchar su hallazgo:

“Estas bacterias utilizan una variedad de enzimas, para pasar de un compuesto muy complejo, hasta obtener moléculas más pequeñas (ácidos grasos) y así conseguir energía para vivir. Más detalladamente, lo que sucede dentro de la bacteria, es que, al principio, las cadenas de alcanos cortos entran a la bacteria por difusión y los alcanos largos logran entrar gracias a los receptores (como una cerradura en la que entra una llave), que las bacterias tienen en su membrana. Posteriormente, las cadenas entrantes reciben un “ataque” por la enzima llamada oxigenasa, añadiendo átomos de oxígeno, iniciando así su trasformación. Después, entran en otras rutas, pasando de ser un alcano a un alcohol primario, de ahí a un aldehído, y, por último, a un ácido graso, que se convierte en un ácido tricarboxílico, una molécula más pequeña y sencilla de manejar para la bacteria. El siguiente paso es lo que se llama “sistema de la beta oxidación de los ácidos grasos”, cortando molécula por molécula, para obtener energía en forma de ATP, dióxido de carbono y agua. Así es como éstas diminutas bacterias usan una parte del petróleo a su favor y pueden vivir”, mencionó la doctora.

Muy impresionados y entusiasmados por el descubrimiento, guardaron a la familia de Luna a -80°C en glicerol, una sustancia que las protege de la formación de cristales de hielo, para así conservarlas para futuras investigaciones sobre su potencial como biodegradadoras de petróleo en beneficio de la humanidad.

La Dra. Castillo se quedó reflexionando en lo sucedido, y con tranquilidad concluyó – “El empeño que puse durante mis años de investigación por fin da frutos. Hemos encontrado una bacteria que cuenta con la capacidad de degradar parte del petróleo, una capacidad sumamente relevante, debido a que, hoy en día, los derrames de petróleo en el mar y las costas son alarmantes. No existe registro actualizado y completo de estos accidentes, ya que no todos son reportados. Como se sabe, estos accidentes son ocasionados por humanos, ya sea por extracciones ilegales, accidentes marítimos, fugas de bases petroleras y, mal mantenimiento de las tuberías por donde se extrae el compuesto, entre muchas otras causas. Sin embargo, lo más triste, es que casi no se sabe que estos derrames traen consigo caóticas consecuencias, incluyendo la muerte de peces, aves y mamíferos, que habitan en la zona. También, que contaminan manglares, corales y, además, causan el deterioro de las playas y afectan la pesca. Es por ello que mi sueño -dijo la Dra. Castillo- es poder utilizar organismos como las bacterias para ayudar a remediar los errores humanos. Sin embargo, el camino es largo aún. Nosotros sólo nos encargamos de hacer la investigación científica y esperamos que alguna empresa, avalada por instituciones como la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), pueda llevar a cabo la aplicación tecnológica necesaria para la correcta implementación, sin perjudicar algún otro bioma. Es un proceso largo, más no imposible”, concluyó la Doctora.

Lecturas recomendadas

1. Derrame de Petróleo: Causas, Impactos y Prevención Efectiva (s/f), publicado en la página web de “Perú combustibles”, https://www.preciocombustible.com/petroleo/derrame-de-petroleo-causas-impactos-y-prevencion-efectiva/
2. ¿Cuáles son las consecuencias de un derrame de petróleo en el medio ambiente? Ecoosfera, 13 enero del 2023. https://ecoosfera.com/medio-ambiente/consecuencias-desastrosas-derrame-petroleo-medio-ambiente/
3. Varios autores, “Biotecnología a bordo”, Num. 38 de la revista Biotecnología en Movimiento (2024) que incluye nueve artículos sobre el tema de la biotecnología marina. https://biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/38/
4. Magaña Montiel, N., Pardo López, L. (2024) Las bacterias del Golfo de México que comen plásticos: un tesoro recuperado del fondo marino, Biotecnología en Movimiento, Núm. 38, https://biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/38/7.html
5. Martínez Martínez, L. C., Millán López, K. S. (2024) Un laboratorio navegante para descifrar los misterios de bacterias marinas, Biotecnología en Movimiento, Núm. 38 https://biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/38/4.html
6. Betancor, L., Gadea, M., & Flores, K. (2008). Genética bacteriana. Instituto de Higiene, Facultad de Medicina (UDELAR). Temas de Bacteriología y Virología Médica. 3ra Ed. Montevideo: Oficina del Libro FEFMUR, 65-90.