Estudiante de Ingeniería Civil Ambiental desarrolla modelo de descontaminación de herbicidas con bacterias aplicadas en hojas de palto

Los pesticidas contribuyen a eliminar plagas en los cultivos, pero alteran los ecosistemas naturales y amenazan la biodiversidad al acumularse en suelo, agua y aire, resistiéndose a la degradación natural y tratamientos químicos convencionales. Uno de estos compuestos es el herbicida simazina, objeto de estudio de la tesis de pregrado de Joselyn Breitler Cruz para optar al título de Ingeniera Civil Ambiental de la Universidad Técnica Federico Santa María. Cabe destacar que la estudiante es parte del proyecto Núcleo Milenio BioGEM (Bioproductos, Genómica y Microbiología), liderado por el Dr. Michael Seeger.

Su tesis fue dirigida por los Doctores Michael Seeger Pfeiffer (director de BioGEM y del Centro de Biotecnología Daniel Alkalay Lewitt) y Daniel Ramírez Livingstone (jefe de carrera de Ingeniería Civil Ambiental) y tuvo como co-directora a la candidata a Dra. Lisette Hernández Guerrero, también investigadora de BioGEM.

Para el Dr. Michael Seeger, director de BioGEM, esta tesis: “incursiona en un campo muy poco explorado que es estudiar procesos de descontaminación ambiental como la biorremediación que ocurre a través de procesos microbianos. En este caso particular se estudia a nivel de las plantas, específicamente a nivel foliar (hojas). Las superficies de las plantas pueden estar contaminadas con pesticidas. En esta tesis Joselyn aborda la capacidad que tiene una bacteria de degradar estos pesticidas a nivel foliar, específicamente, en hojas de palto. Por lo tanto, pudo demostrar que en la hoja de este árbol puede ocurrir un proceso eficiente de biorremediación donde se remueve la mayor parte de este pesticida, en tiempos relativamente cortos”.

Joselyn Breitler, diseñó un estudio novedoso en el campo de la biorremediación que habitualmente se estudia en suelo y agua; en cambio, la estudiante exploró la filósfera, que es la parte aérea de las plantas, las hojas, que crean hábitat para el desarrollo de microorganismos. Además, desplegó un método analítico en cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC), lo que le permitió monitorear el proceso de biorremediación midiendo la concentración de simazina en el tiempo.

La técnica biotecnológica utilizada por Joselyn Breitler es la biorremediación, la cual aprovecha la capacidad metabólica de seres vivos, principalmente microorganismos, para degradar, transformar o neutralizar desechos tóxicos. Entonces los contaminantes son utilizados como fuente de energía por estos organismos específicos, en su caso, una cepa bacteriana de Pseudomonas, que es capaz de reducir la Simazina hasta compuestos inocuos para el medio ambiente.

La simazina es un herbicida perteneciente al grupo químico de las s-triazinas. Este pesticida presenta un potencial mutagénico y cancerígeno que, además, por su alta estabilidad química, permanece activo en el medio ambiente por largos periodos de tiempo, contaminando suelos y napas subterráneas. También es capaz de movilizarse a través de la cadena trófica, ya que puede llegar a contaminar hierbas que son utilizadas como alimento por rebaños, que a su vez son ingeridos por las personas.

Joselyn Breitler, explicó que es posible realizar una descontaminación efectiva ya estas bacterias utilizan los contaminantes como fuente de energía. La cepa bacteriana cuenta en su sistema metabólico con enzimas capaces de descomponer el herbicida simazina y utilizarlo como fuente de nitrógeno.  En ese sentido, “el nitrógeno es un componente vital para el crecimiento y reproducción de las bacterias, ya que es fundamental para la formación de biomoléculas como las proteínas y ácidos nucleicos que conforman el material genético. Esta Pseudomonas fue aislada desde entornos fuertemente contaminados con herbicidas de tipo s-triazinas, que en su estructura química son ricos en nitrógeno, por lo tanto, esta bacteria con el tiempo debió desarrollar la capacidad de aprovechar estos compuestos como fuente de energía”.

Las principales proyecciones de esta tesis son el desarrollo de un bioproducto que pueda utilizarse para proteger cultivos en etapas tempranas. “Esto se realizaría antes de la aplicación de herbicidas, previniendo que estos agroquímicos, que controlan malezas en el suelo, lleguen a contaminar las matrices foliares y los frutos de los cultivos. También se podría utilizar para descontaminar plantaciones de cultivos de hojas perennes tratadas crónicamente con agroquímicos, facilitando la transición hacia una agricultura más ecológica y orgánica”, explicó la estudiante.  Además, se podría analizar la aplicación de esta técnica a la biorremediación foliar en otros contaminantes industriales y urbanos.

Para Michael Seeger, este estudio es un aporte significativo: “si pensamos que en la agricultura se usan diversos pesticidas y muchos de éstos llegan a las hojas de estos cultivos agrícolas, dado que estamos caminando hacia una agricultura mucho más sustentable, que esté más libre de estos residuos. Estos procesos de poder degradar pesticidas utilizando microorganismos específicos, puede ser una temática muy innovadora para la agricultura de Chile y el mundo”.

Este estudio de biorremediación foliar de herbicidas sobre hojas se presenta como un modelo exploratorio, proyectando la biorremediación foliar de otros contaminantes como los hidrocarburos, abriendo un sendero para una agricultura más ecológica y responsable con el bienestar del medioambiente y la salud humana.