Investigadores de la Universidad de Huelva y la Universidad de Sevilla/CSIC han comprobado que estos microorganismos acumulan este tipo de metal pesado como defensa para protegerse frente a un ambiente adverso. Esta característica supone una ventaja para aplicar en tratamientos descontaminantes.

Un equipo de investigación del Centro de Investigación en Recursos Naturales, Salud y Medioambiente (RENSMA) de la Universidad de Huelva y del Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis (centro mixto CSIC/Universidad de Sevilla) ha demostrado los efectos limpiadores de una microalga en entornos acuáticos contaminados por cadmio. En concreto, el microorganismo acumula en su interior este metal pesado retirándolo del entorno, ventaja biológica aplicable en tratamientos descontaminantes.

Los investigadores han utilizado como organismo la microalga verde Chlorella sorokiniana, empleada habitualmente en el ámbito biotecnológico como productora de sustancias como suplementos alimenticios o biocombustibles, entre otras. Sin embargo, en este caso los expertos centran su labor investigadora en los cambios biológicos, tanto físicos como químicos, que afectan al microorganismo sometido al cadmio. Los expertos explican que el efecto de este elemento en las microalgas ha sido poco estudiado y comentan que los resultados obtenidos con éstas se pueden trasladar a organismos más complejos, como a las plantas.

En el estudio, titulado ‘Effect of cadmium in the microalga Chlorella sorokiniana: A proteomic study’ y publicado en Ecotoxicology and Enviromental Safety los expertos detallan el proceso investigador en el que expusieron al microorganismo a grandes dosis de cadmio en tanques de agua en el laboratorio, donde simularon su entorno natural de agua dulce. “Elegimos la microalga Chlorella sorokiniana porque es robusta y de rápido crecimiento, por lo que se observan resultados en un periodo muy corto de tiempo”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Huelva Javier Vigara.

El cadmio es un elemento estresante para la microalga, por tanto, el vivir en un ambiente rico en ese metal provoca una adaptación del microorganismo que conlleva cambios en sus procesos internos. A causa de este estrés el color, la forma física o su capacidad de crecimiento, entre otras cuestiones, se alteran de forma negativa. Además, se activan mecanismos biológicos para defenderse del cadmio. “El objetivo final era comprobar cómo responde la microalga a la presencia de cadmio y establecer sus niveles de bioacumulación con este y otros tipos de metales pesados para, en un futuro, dar el siguiente paso y desarrollar procesos que ayuden a limpiar entornos acuáticos contaminados e incluso eliminar sustancias generadas por procesos industriales”, comenta Javier Vigara.

Reacción defensiva

Así, los expertos observaron cómo procesos internos esenciales para estas microalgas como la fotosíntesis o la elaboración de proteínas se paralizaban, influyendo negativamente en su fisonomía. Sin embargo, la microalga también potenciaba la producción de antioxidantes, que previenen el envejecimiento celular, así como sus mecanismos biológicos de protección ante los elementos tóxicos. Esta reacción defensiva ayuda al microorganismo a resistir el impacto de los metales pesados.

Una vez sometida a altas dosis de cadmio en el laboratorio, el microorganismo reaccionó activando las vacuolas, unos ‘sacos’ que sirven de almacén, en este caso, para ‘secuestrar’ el cadmio y retenerlo en su interior. “Mediante esta defensa biológica, la microalga Chlorella sorokiniana sobrevive con 250 micromolar de cadmio, una cantidad equivalente a endulzar unas 300 tazas de café con una sola cucharada de azúcar. Es una cantidad muy pequeña, pero es suficiente para analizar los cambios externos e internos que se producen en la microalga y diseñar con ella futuras estrategias para limpiar entornos acuáticos contaminados con este y otros metales”, añade Javier Vigara.

En el futuro, los investigadores explican que continuarán analizando las cualidades y posibles aplicaciones de la microalga Chlorella sorokiniana y otros microorganismos para aplicar los datos y resultados obtenidos al diseño de estrategias para tratamientos descontaminantes y extraer sustancias de alto valor biotecnológico como fármacos, sustancias antimicrobianas o antioxidantes, para el control de enfermedades.

Laboratorio.

Este estudio ha sido financiado por Programa Interreg VA España-Portugal (POCTEC) 2014-2020 y la Red transfronteriza para el desarrollo de productos innovadores con microalgas (ALGARED PLUS5E) y por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) a través de la Agencia Estatal de Investigación (PID 2019-110438RB-C22 y PID 2019-109785 GB-100).

Investigadores de la Unidad de mejora genérica de organismos fotosintéticos del RESMA (Universidad de Huelva), y del grupo de Metabolismo de cisteína y señalización del IBVF (CSIC/Universidad de Sevilla).

Cecilio Gotor y Luis C. Romero, investigadores del estudio.

Referencias

León, A.; Romero, L.; Gotor, C.; León, R.; Vigara, J. (2020). ‘Effect of cadmium in the micro alga Chlorella sorokiniana: A proteomic study’. Ecotoxicology and Environmental Safety 207 (2021) 111301.