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Mejoras en el estudio de la toxicidad de metales en microorganismos marinos y microalgas que secuestran plomo

Investigadoras del CSIC han participado en un trabajo en el que se ha caracterizado una nueva microalga denominada DE2009, que presenta una mayor capacidad de secuestrar el plomo que otros microorganismos estudiados hasta ahora. El estudio, que abre nuevas vías a la bioremediación, tenía como objetivo desarrollar un método para determinar el efecto tóxico de los metales pesados más rápido y preciso.

Corte ultrafino de la microalga DE2009 mostrando las acumulaciones de plomo (inclusiones electron-densas) indicadas por las flechas. Imagen: UAB-CSIC.Investigadores del Grupo de Ecología Microbiana de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y del Instituto de Recursos Naturales del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han validado la eficacia de técnicas microscópicas de elevada resolución para determinar el efecto tóxico de los metales pesados, a diferentes concentraciones, en microorganismos fotosintéticos que habitan en tapetes microbianos del delta del Ebro. En su investigación han caracterizado una nueva microalga aislada de este ecosistema, denominada DE2009, que presenta una mayor capacidad de secuestrar el plomo que otros microorganismos estudiados hasta ahora.

 

La investigación realizada con la microalga DE2009 ha permitido disponer de una metodología más adecuada y de nuevos datos para trabajar en un futuro inmediato en la selección de bioindicadores para valorar la calidad de estos ecosistemas marinos respecto a los metales pesados, y evaluar su potencial capacidad biorremediadora.

Las microalgas son microorganismos fotosintéticos que necesitan la luz como fuente de energía y, junto con las cianobacterias, son importantes fijadores de CO2. En los tapetes microbianos (sedimentos estratificados de pocos milímetros de grosor) están sometidos no sólo a condiciones muy limitantes para la vida, sino también a efectos de los contaminantes, entre ellos los metales pesados. Aunque se conoce la capacidad de algunos de estos microorganismos para secuestrar metales, se ha estudiado muy poco el efecto tóxico que estos elementos pueden tener sobre los microorganismos in vivo y a nivel celular; y este es un aspecto que los expertos consideran clave para predecir el impacto de los metales en los ecosistemas naturales. En general, los trabajos publicados se centran en la capacidad de los microorganismos para secuestrar los metales y las técnicas empleadas implican protocolos largos y una excesiva manipulación de las muestras.

Elevada tolerancia al plomo

Así pues, uno de los resultados relevantes obtenidos en este trabajo ha sido la caracterización de la microalga DE2009 y de su elevada tolerancia in vivo al plomo. La identificación por técnicas de biología molecular la ha realizado el equipo del CSIC formado por las investigadoras Carmen Ascaso y Asunción de los Ríos y con la ayuda técnica de Mª José Malo, todas ellas del Grupo de Ecología Microbiana y Geomicrobiología del Sustrato lítico, del Instituto de Recursos Naturales del CSIC.

No se conocía hasta ahora ninguna alga con esta elevada capacidad de secuestrar el plomo

La microalga había sido previamente aislada por el equipo que ha dirigido este trabajo, los profesores Isabel Esteve y Antoni Solé del Departamento de Genética y Microbiología de la Universidad Autónoma de Barcelona, que han utilizado técnicas microscópicas de elevada resolución para determinar el efecto tóxico del plomo a diferentes concentraciones con la microalga.

Asunción de los Ríos, investigadora del CSIC explica que “no se conocía hasta ahora ninguna alga con esta elevada capacidad de secuestrar el plomo”. El microorganismo fue aislado por los investigadores de la UAB cuando vieron su extraordinario comportamiento de acumulación de plomo (su crecimiento no se altera con concentraciones del metal que inhiben el desarrollo de otros microorganismos fotosintéticos), pero desconocían su afiliación taxonómica. El equipo del CSIC ha trabajado en su identificación, mediante secuenciación del gen que codifica para la subunidad pequeña del RNA ribosómico y su comparación con las secuencias de otros microorganismos depositadas en el GenBank, lo que les ha permitido identificar el género con que está microalga está genéticamente más relacionada.

Método rápido para determinar la toxicidad de los metales pesados

Ahora, añade Asunción de los Ríos, “continuamos colaborando con el grupo de la Universidad Autónoma de Barcelona en la identificación por técnicas de biología molecular de esta microalga”. Las investigadoras están analizando en la actualidad otros marcadores moleculares más informativos y, añade la investigadora, “tenemos intención de comparar sus secuencias con otras existentes en el GenBank y, para poder llegar a una identificación más precisa, también obtendremos y analizaremos las secuencias de microorganismos cultivados con características morfológicas y ultraestructurales similares a la microalga analizada pero de los que no hay información en el GenBank”.

Por su parte, el método para determinar el efecto tóxico de los metales pesados validado en este trabajo por los investigadores de la UAB es más rápido y preciso que los empleados hasta ahora. Se basa en la microscopia láser confocal (CLSM), acoplada a un detector espectrofluorométrico, que permite detectar alteraciones en los pigmentos fotosintéticos, según la concentración de metal utilizada. Al mismo tiempo, se han analizado las muestras por CLSM combinado con un sotfware de análisis de imágenes para determinar cambios en la biomasa de los microorganismos debidas a efectos del plomo. Con experimentos complementarios y mediante la utilización de los microscopios electrónicos de rastreo y de transmisión y el análisis de energía dispersiva de rayos X, han comprobado también la capacidad de la microalga para capturar el plomo, tanto a nivel externo (las capas de exopolisacáridos) como interno (en las inclusiones de polifosfato).

Artículo de referencia:

Sequestration and in vivo effect of lead on DE2009 microalga, using high-resolution microscopic techniques. Juan Maldonado, Asunción de los Rios, Isabel Esteve, Carmen Ascaso, Zully Margoth Puyen, Cecilia Brambilla and Antonio Solé. Journal of Hazardous Materials: 183 (2010) 44–50