Biodiversidad de ambientes extremos: sorprendentes aplicaciones

La biodiversidad, en tanto conjunto de especies que habitan un determinado lugar, es mucho más que los animales y vegetales que se ven a simple vista. A escala microscópica, formas de vida de características extraordinarias se multiplican por miles y ejercen una función esencial para el ecosistema e incluso para los seres humanos. Lo fundamental es descubrirlos, primero, y conocerlos después, como el valioso recurso natural que constituyen. Esa tarea es parte del trabajo de un equipo del Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales (CINDEFI, CONICET-UNLP) liderado por su director e investigador superior del CONICET Edgardo Donati.

“Hacemos relevamiento de diversidad microbiana en distintos ambientes. Es importante conocer nuevas especies y estudiar sus modos de vida y funciones biológicas porque son mecanismos naturales que podrían servir en el saneamiento de aguas o suelos, por ejemplo”, explica Donati, y resalta una de las principales líneas del grupo: la búsqueda de extremófilos; es decir, organismos capaces de vivir en lugares extremos, como aquellos con temperaturas elevadísimas o, por el contrario, muy bajas, ausencia de oxígeno o nutrientes, excesiva presión, entre otros. Así, algunos ejemplos pueden ser el fondo del mar, salideras geotermales con más de 100 grados centígrados, lagunas de altura con concentraciones salinas altísimas y exposición a radiación ultravioleta.

La indagación del grupo en este aspecto está determinada en realidad por su tema de investigación original: la biominería, consistente en el uso de microorganismos -especialmente bacterias-, que mediante sus procesos biológicos aceleran u optimizan la obtención de metales desde los minerales. “Lo más importante del uso de estas especies es que existen naturalmente en esos ambientes, que por tanto no requieren suplementos orgánicos u otro tipo de agregados”, describe Donati, y continúa: “Se trata de una actividad industrial que es alternativa a la minería metalífera convencional, con la ventaja de ser más barata y tener un impacto ambiental significativamente inferior al provocado por metodologías tradicionales”.

Si bien en Argentina no se aplica, la biominería sí existe en naciones vecinas como Chile o Perú, principalmente en la explotación de cobre y oro. La investigación científica en nuestro país, en consecuencia, se orienta al estudio de los microorganismos y su funcionamiento, es decir cómo se pegan a la roca, en qué magnitud, cuándo y bajo qué condiciones lo hacen, y la factibilidad de utilizarlos para recuperar metales desde minerales regionales. “Hay procesos que hasta hace poco tiempo se pensaba que eran netamente químicos, como por ejemplo la lixiviación de metales, que es su disolución usando reactivos. Hoy se sabe que existen bacterias que oxidan hierro y azufre, una acción que ayuda a acelerar el procedimiento”, relata Camila Castro, becaria posdoctoral del CONICET en el CINDEFI, dedicada a estudiar la caracterización metabólica de estos agentes y la funcionalidad de las moléculas involucradas en sus mecanismos.

La búsqueda de extremófilos con potenciales aplicaciones en biominería se lleva adelante de distintas maneras: desde el relevamiento simple a través del cultivo de microorganismos intentando reproducir sus condiciones de vida, hasta técnicas moleculares avanzadas para estudiar su ADN. En este momento, parte del grupo se encuentra en plena descripción de un nuevo organismo aislado en el municipio neuquino de Caviahue-Copahue junto a profesionales del Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas (PROBIEN, CONICET-UNCOMA). Se trata de una arquea, un individuo unicelular similar a las bacterias bautizado Acidianus copahuensis. “Fue encontrado a partir de muestras de una zona geotermal y hasta el momento parece ser autóctono de allí, ya que no ha sido reportado en otro lugar del planeta. Crece en condiciones óptimas a 70 grados centígrados y utiliza azufre, hierro o minerales como pirita como fuente de energía”, cuenta María Sofía Urbieta, investigadora asistente del CONICET en el CINDEFI.

Otra cualidad de los extremófilos que interesa especialmente a estos científicos es su resistencia a altas concentraciones de metales pesados. “Nosotros estudiamos y utilizamos esas especies aisladas desde ambientes contaminados con una intención que involucra a otras dos líneas de investigación: la biorremediación, es decir el uso de medios biológicos para sanear una situación de polución; y el estudio de pasivos mineros metalíferos, que son las instalaciones que quedan luego del cierre o abandono de una mina, para analizar su impacto sobre el medio ambiente y tratar de minimizarlo”, explica Donati.

En cuanto a la primera, la manera más práctica de llevarla adelante es utilizando a los mismos microorganismos que viven en el lugar que hay que remediar “porque están acostumbrados a esas condiciones y por lo tanto tienen desarrolladas estrategias de supervivencia y de resistencia a elementos como arsénico, cobre, níquel o cadmio, que uno puede aprovechar positivamente”, añade. Hay algunos –continúa el experto– que simplemente a través de su metabolismo logran precipitar un metal, es decir hacerlo desaparecer de un efluente líquido. Esa habilidad puede emplearse a una escala mayor para limpiar un curso de agua, por ejemplo.

Respecto de los pasivos mineros, es preciso hacer referencia a otro concepto: el drenaje ácido de minas (AMD, por sus siglas en inglés), un líquido con alta carga metálica que se propaga fácilmente al medio ambiente si no es detenido de manera apropiada. De acuerdo a la explicación de los especialistas, los drenajes ácidos son producto de los procesos químicos naturales pero también del ataque de microorganismos, que es muy superior cuando el mineral queda expuesto a la intemperie, ya que hay más interacción con el agua, aire y suelo. “Sin ser ni dañinos ni beneficiosos, los organismos microscópicos pueden solubilizar los metales presentes y/o acidificar las aguas. Saber si en determinado lugar hay presencia de este tipo de bacterias es un dato que ayuda a determinar si la formación del AMD  será rápida, lenta, más o menos intensa”, añaden.

Para concluir, Donati reflexiona acerca de la minería como una industria muy asociada a la contaminación del medio ambiente: “Saber en qué consiste y cómo podría hacerse en las mejores condiciones posibles, es imprescindible. Lo más grave en temas como éste es la falta de información. El consumo de metales que tiene una sociedad moderna es enorme y el ejemplo más claro son los productos de tecnología que usamos a diario: es difícil imaginar nuestra vida cotidiana sin ellos y, por ende, hay que continuar con su extracción y uso. En ese sentido, debemos insistir en que la minería metalífera es fuente de contaminación principalmente debido a las malas prácticas. Es casi inevitable que cualquier actividad humana de producción masiva tenga un impacto sobre el ambiente, pero un  manejo responsable y un fuerte control del Estado son fundamentales para limitarlo todo lo que se pueda”.

Por Mercedes Benialgo

Sobre investigación:

Edgardo R. Donati: Investigador superior. CINDEFI.
María Sofía Urbieta: Investigadora asistente. CINDEFI.
Camila A. Castro: Becaria posdoctoral. CINDEFI.