La saliva de gusano, el gran aliado para eliminar residuos plásticos

Parece ciencia ficción, pero no lo es: un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España (CSIC) ha descubierto que la saliva del gusano de la cera degrada el plástico, lo que podría tener numerosas aplicaciones en el tratamiento o reciclaje de residuos plásticos. Los resultados del citado trabajo, pendiente de revisión, se han publicado en preprint en el repositorio BioRxiv. El estudio ha contado con financiación de la Fundación Roechling (Alemania).

La lucha contra el excesivo consumo de plástico es una de las batallas más difíciles de dar. Si bien lo principal sería disminuir sustancialmente el consumo de este material, lo cierto es que hay muchos usos que son indispensables e irremplazables (al menos hasta hoy). El polietileno es uno de los plásticos más resistentes y utilizados. Junto al polipropileno y al poliestireno, integran el 70% de la producción total de plásticos. La contaminación por uso de estos elementos supone una amenaza para la salud y el medioambiente, por lo que es urgente encontrar soluciones para hacer frente a esta problemática.

Ante la imposibilidad de eliminar por completo el consumo de polietileno, la economía circular y el reciclaje proponen importantes alternativas. En esta línea se suma un nuevo descubrimiento: la saliva de gusanos, concretamente la del lepidóptero Galleria mellonella. Una de las áreas de investigación más prometedoras y con más potencial es la degradación de plásticos utilizando medios biológicos. Este proceso se conoce como biodegradación y está asociado a microorganismos como bacterias y hongos.

El equipo de investigadores del CSIC descubrió en 2017 que esta especie de gusano es capaz de descomponer el plástico, y ahora han descubierto cómo lo hace. Según las investigaciones llevadas a cabo recientemente, se observó que la saliva contiene unas enzimas pertenecientes a la familia fenol oxidasa que inicia la degradación del polietileno en poco tiempo y a temperatura ambiente. Se trata de un gran hallazgo para la ciencia ya que estas enzimas son las primeras y únicas que se conocen capaces de degradar el plástico polietileno sin pre-tratamiento, según indica Federica Bertocchini, investigadora del CSIC en el Centro de Investigaciones Biológicas (CIB-CSIC) que ha dirigido el estudio.

Bertocchini explica que: “Para degradar el plástico es necesario que el oxígeno penetre en el polímero (en la molécula de plástico). Este primer paso de oxidación, que normalmente es resultado de la exposición a la luz solar o a altas temperaturas, es un cuello de botella que ralentiza la degradación de plásticos como el polietileno, uno de los más resistentes. Por eso, en condiciones ambientales normales el plástico tarda meses o años en degradarse” y añade: “Ahora hemos descubierto que las enzimas de la saliva del gusano de la cera realizan este paso crucial: oxidan el plástico. Así, permiten superar el cuello de botella de la degradación del plástico y acelerar su descomposición”. 

¿Cómo funcionan los “gusanos come- plástico”?

El reino animal es sorprendente y, sin dudas, en él se encuentran muchas de las respuestas a los problemas más graves que enfrentamos actualmente. Hace pocos años se abrió un nuevo campo de investigación a partir de la observación de que algunos insectos del género de los lepidópteros y los coleópteros eran capaces de degradar polietileno y poliestireno.  La investigación desarrollada por el equipo del CSIC comprobó que el insecto que parece ser el más rápido de todos son las larvas del lepidóptero Galleria mellonella, conocido comúnmente como “gusano de la cera”.

El estudio mostró que estas larvas eran capaces de oxidar y descomponer los polímeros del plástico en muy poco tiempo (tras apena una hora de exposición). Al respecto, Bertocchini afirma que: “En los últimos años se ha intentado averiguar cómo estos insectos consiguen hacer algo así.  Muchos estudios se han centrado en los microorganismos que viven en el sistema digestivo de estos gusanos, partiendo de la suposición de que los gusanos pueden usar el plástico como alimento y que la degradación sería resultado de su actividad metabólica y del proceso digestivo. Pero esta suposición es muy cuestionable, por lo que nuestra investigación se ha centrado desde el principio en la cavidad bucal de los gusanos”.

A partir de la observación minuciosa y atenta de las y los investigadores se comprobó que los gusanos de la cera, en presencia de polietileno, a partir de las enzimas presentes en su saliva son capaces de degradarlo. Lo que ocurre es que e l polímero en contacto con la saliva se oxida y se despolimeriza en unas pocas horas.   Además, este equipo de investigadores ha analizado la saliva con microscopía electrónica y ha observado un alto contenido en proteínas. “En la saliva hemos aislado dos enzimas que pueden reproducir la oxidación causada por el conjunto de la saliva”, indica la investigadora. Estas dos proteínas, bautizadas como Demetra y Ceres, pertenecen a la familia de las enzimas fenol-oxidasas.

En este sentido, el estudio ha descubierto que la enzima Demetra mostraba un efecto importante sobre el polietileno, dejando marcas (pequeños cráteres) visibles a simple vista en la superficie del plástico; este efecto también quedó confirmado por la aparición de productos de la degradación formados tras la exposición del polietileno a esta enzima; la enzima Ceres oxida el polímero, aunque sin dejar marcas visibles, sugiriendo que las dos enzimas tienen un efecto diferente sobre el polietileno.

Finalmente, la investigadora, experta en el tema, explica que los fenoles son moléculas que las plantas usan como defensa contra enemigos potenciales, como por ejemplo las larvas de insectos. Por lo tanto, los insectos podrían producir enzimas fenol-oxidasas como una vía para oxidar los fenoles de las plantas, y así neutralizarlos, lo que les permitiría alimentarse de las plantas sin peligro. Los fenoles también están presentes en muchos aditivos plásticos, lo que podría convertirlos en dianas para estas enzimas y crear las condiciones necesarias para la oxidación y la despolimerización del plástico. Al respecto, el equipo afirmó que: “Hasta la fecha, esto es solo una especulación y serán necesarios más experimentos para profundizar en el mecanismo de acción enzimática”.

En esta misma línea una interesante pregunta es averiguar cómo los insectos de la cera adquirieron esta capacidad, quizás saber si es posible encontrarlo en otros animales o insectos. Al respecto, las y los investigadores aventuran que podría deberse a un proceso evolutivo. “Los gusanos de la cera se alimentan de la cera de las colmenas y de polen de especies de plantas muy diversas. Si se tiene en cuenta que la cera de las colmenas está llena de fenoles, este tipo de enzimas sería muy útil para los gusanos. Indirectamente, esto explicaría por qué los gusanos de la cera pueden descomponer el polietileno. Sin embargo, hasta el momento esta teoría es solo una especulación y serán necesarios más estudios que combinen la biología de los insectos con la biotecnología” concluye Bertocchini.

 

Referencia científica: 

A. Sanluis-Verdes, P. Colomer-Vidal, F. Rodríguez-Ventura, M. Bello-Villarino, M. Spinola-Amilibia, E. Ruiz-López, R. Illanes-Vicioso, P. Castroviejo, R. Aiese Cigliano, M. Montoya, P. Falabella, C. Pesquera, L. González-Legarreta, E. Arias-Palomo, M. Solà, T. Torroba, C.F. Arias, F. Bertocchini. Wax worm saliva and the enzymes therein are the key to polyethylene degradation by Galleria mellonella. Biorxiv. DOI: 10.1101/2022.04.08.487620v1

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