Medio ambiente
Descubren una bacteria que degrada el PET
Se trata de Ideonella sakaiensis, una bacteria que, a causa de su adaptación al medio ambiente, ha convertido al PET, un plástico muy usado para embotellar bebidas y en la industria textil, en su principal fuente de carbono.
Fácil de producir a partir de derivados del petróleo, cómodo de conformar por soplado, transparente y económico, el PET –polietilén-tereftalato– es uno de los plásticos más utilizados para embotellar toda clase de bebidas, y también por la industria textil: se producen cada año 50 millones de toneladas en el mundo, más o menos el 16% del total de plásticos fabricados. Su reciclado es ineficaz, y su biodegradación muy dificultosa, por lo que supone una excelente noticia que los científicos hayan descubierto una bacteria capaz de degradarlo completamente, aunque el proceso demora seis semanas.
Descubrimiento japonés
Investigadores japoneses acaban de publicar este descubrimiento en la revista Science (http://science.sciencemag.org/content/351/6278/1196) luego de aislar esta especie de bacteria en un vertedero, o planta de reciclado de PET. Este hallazgo también plantea un enigma evolutivo de sumo interés: el PET solo existe desde hace 70 años, y ese es por tanto el corto plazo que la bacteria ha tenido para evolucionar y convertir ese plástico en su principal fuente de carbono. Resolver este enigma no solo tendrá un interés teórico, sino también una gran utilidad para diseñar enzimas que degraden otros plásticos de uso común.
Kohei Oda, Kenji Miyamoto y sus colegas del Instituto de Tecnología de Kyoto, la Universidad de Keio en Yokohama y otros centros japoneses, que presentan su hallazgo en Science, tomaron 250 muestras ambientales –sedimentos, suelos, aguas residuales— de una planta de reciclado de botellas de PET, y las cribaron por la capacidad de usar películas (films) de ese plástico como su principal fuente de carbono, es decir, como su alimento básico. La muestra 46 contenía un consorcio microbiano con esas características, compuesto por bacterias, levaduras y protozoos. El análisis reveló después que la clave era una sola bacteria del consorcio, y que ésta era una nueva especie del género Ideonella, llamado así porque lo describió en 1994 el centro Ideon, asociado a la universidad sueca de Lund.
Por la acción de dos enzimas
Los dos genes clave que le permiten a Ideonella sakaiensis procesar y comerse el PET codifican dos enzimas de las que no había noticia hasta ahora: primero, la enzima PETasa sale de la bacteria y transforma el PET en un compuesto intermediario llamado MHET (mono(2-hidroxietil) tereftalato), que puede ser metabolizado por la bacteria; entonces la segunda enzima, la MHET hidrolasa, rompe ese compuesto para dar los dos compuestos básicos (monómeros) con los que se fabrica el PET en la industria: etilenglicol y ácido tereftálico. Estos son los dos derivados del petróleo con los que se sintetiza el PET, pero Ideonella sakaiensis los utiliza como alimento, con lo que el plástico acaba por desaparecer por completo. El único inconveniente es que el proceso lleva seis semanas.
¿De dónde han salido esas dos enzimas, o los dos genes que las codifican? Lo más parecido a la PETasa de Ideonella sakaiensis que recogen las bases de datos genéticos es una enzima distinta, que degrada unos compuestos diferentes, y que solo tiene un 51% de homología en su secuencia de aminoácidos. Y algo parecido ocurre con la MHET hidrolasa, la segunda enzima clave de Ideonella sakaiensis.
Las nuevas enzimas suelen evolucionar a partir de otras preexistentes que tienen cierta laxitud en la elección de sustrato. Las dos enzimas de Ideonella sakaiensis tienen una notable especificidad por el PET, que solo ha tenido 70 años para evolucionar, un tiempo muy corto para los estándares de la evolución. O más bien para los de la biología evolutiva.
Y hay un detalle sorprendente más: que los dos genes en cuestión se activan solo en presencia de PET. Esta "activación por sustrato" es un mecanismo muy común en las viejas rutas metabólicas, las de toda la vida. Parece evidente, sin embargo, que no tienen por qué ser el resultado de millones de años de paciente evolución.
Un material resistente a la biodegradación
Químicamente el PET es un polímero que se obtiene mediante una reacción de policondensación entre el ácido tereftálico y el etilenglicol. Pertenece al grupo de materiales sintéticos denominados poliésteres, es un tipo de plástico muy usado en envases de bebidas y textiles
Es un polímero termoplástico lineal, con un alto grado de cristalinidad. Como todos los termoplásticos puede ser procesado mediante extrusión, inyección, inyección y soplado, soplado de preforma y termoconformado. El PET es un material particularmente resistente a la biodegradación debido a su alta cristalinidad y a la naturaleza aromática de sus moléculas, por lo cual se le considera no biodegradable.
Sin embargo, el PET puede ser degradado mediante un proceso químico por el cual se modifica su estructura molecular para reutilizar el material para un nuevo producto u obtención de combustibles. Para realizar la degradación química del PET se deben tomar en cuenta las propiedades físicas y mecánicas del desecho del PET.
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