Contaminantes orgánicos influencian la estructura de microorganismos en sedimentos costeros

La investigación constó de distintas etapas que se llevaron a cabo tanto dentro como fuera de Chile.

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) son compuestos nocivos que pueden llegar a persistir durante décadas en varios ambientes marinos. Se producen tanto de forma natural como por efecto de la actividad humana, encontrándose, por ejemplo, en emisiones de índole industrial, quema de materia orgánica y combustibles fósiles. En la segunda mitad del siglo XX, la investigación científica identificó riesgos ambientales y de salud asociados a estos compuestos, como su persistencia en el medio ambiente y riesgo de causar cáncer. Por esta razón, se les clasificó como tóxicos según organizaciones internacionales como la EPA. Recientemente un grupo de investigadores estudió la calidad ambiental de los sedimentos costeros entre la desembocadura del río Itata y el golfo de Arauco, enfocándose en estos contaminantes orgánicos para evaluar su potencial efecto sobre las comunidades microbianas existentes en la zona.

“Queríamos determinar si el contenido de hidrocarburos aromáticos policíclicos podría influenciar la presencia de ciertos microorganismos, principalmente bacterias hidrocarbonoclásticas, las cuales son capaces de degradar estos compuestos”, afirma el candidato a Doctor Cristóbal Castillo, autor principal de este estudio, que corresponde al primer capítulo de su tesis doctoral y se llevó a cabo como parte de un proyecto Fondecyt del Dr. Silvio Pantoja, investigador COPAS Coastal y director de tesis de Castillo. Si bien existen investigaciones previas que describen el contenido de HAP en los sedimentos costeros, esta fue la primera a nivel nacional en vincularlo con la presencia de ciertas bacterias.

Sobre el estudio

La investigación tomó alrededor de tres años, durante los cuales realizaron diversas actividades, como tomar muestras de sedimento marino con una draga Van Veen y cuantificar los HAP en el Laboratorio de Geoquímica Orgánica Marina de la Universidad de Concepción. Asimismo, enviaron a secuenciar el material genético extraído de los sedimentos, y ya con el material secuenciado, Castillo realizó una pasantía a cargo del Dr. Pierre Galand en el Laboratorio de Ecogeoquímica de Ambientes Bentónicos, de Banyuls, Francia. Allí aprendió a manejar datos bioinformáticos para realizar una asignación taxonómica que permitió identificar qué tipo de bacterias se encontraban presentes en el área estudiada. En tanto, utilizando un programa llamado “Paprica”, se infirió la posible expresión enzimática de dichos microorganismos, lo cual sirvió como guía para reconocer si los HAP podrían afectar el metabolismo microbiano.

“El análisis tanto químico como bacteriano de los sedimentos superficiales costeros permitió concluir que la contaminación por hidrocarburos aromáticos policíclicos influencia la estructura de la comunidad bacteriana. Muchas de estas bacterias detectadas en este ambiente poseen enzimas para degradar estas moléculas”, afirma Silvio Pantoja respecto a la investigación. Dicho eso, como resultado del proceso investigativo, se evidenció una zona de depositación de hidrocarburos asociada principalmente al golfo de Arauco, lo cual se condice con la influencia que este recibe por parte de un área altamente industrializada. “Estos hidrocarburos aromáticos son una mezcla de 16 compuestos (categorizados como tóxicos, mutagénicos y cancerígenos por la EPA) y dependiendo del peso molecular se pueden calcular índices para determinar sus orígenes”, afirma Castillo, añadiendo que, según lo observado, la mayoría de estos HAP sería de origen pirogénico, es decir, producto de la quema de materia orgánica como carbón o madera.

Respecto a los microorganismos, el biólogo marino explica que observaron un cierto potencial para degradar hidrocarburos, a través de la asignación taxonómica de las bacterias y la inferencia de su posible expresión enzimática. Según cuenta Castillo, este potencial se encontró entre los microorganismos de toda el área estudiada, incluyendo sectores con bajo contenido de HAP, lo cual podría indicar que estos se adaptan debido a la exposición crónica a dichos compuestos. Este hallazgo cobra especial relevancia al considerar que los hidrocarburos aromáticos policíclicos son contaminantes que, de otra forma, persisten durante mucho tiempo en el ambiente.

El próximo paso

Como se mencionó anteriormente, este estudio fue parte de un proyecto Fondecyt del Dr. Silvio Pantoja, que buscaba evaluar un efecto “priming” de materia orgánica refractaria tras la adición de un sustrato lábil. Es decir, un efecto de degradación potenciada de materia orgánica difícil de degradar tras la incorporación de un sustrato de fácil degradación. Según cuenta Castillo, este efecto se ha observado en suelos, pero en el ambiente marino es poco conocido y se cree que podría resolver el enigma de qué pasa con la materia orgánica terrígena (refractaria) que no se preserva en los sedimentos.

Teniendo este efecto en mente, si se consideran algunos contaminantes orgánicos como refractarios (como lo serían en este caso los HAP) y que existen microorganismos ampliamente distribuidos con el potencial de degradarlos, se podría especular la posibilidad de una degradación potenciada al añadir sustratos lábiles, lo que podría asociarse a eventos de alta productividad primaria. Por otra parte, considerando que el Golfo de Arauco es un área altamente industrializada y que en el futuro próximo las empresas termoeléctricas locales dejarán de usar carbón como fuente de energía, cabe preguntarse si se podría llegar a observar menos contenido de hidrocarburos aromáticos policíclicos en el sedimento, dejando la puerta abierta a futuras investigaciones.

Área de estudio representando las estaciones de muestreo (triángulos= sitios con bajos niveles de HAP, círculos= sitios con altos niveles de HAP) y el carbono orgánico sedimentario (C-org %)
Golfo de Arauco. Imagen de contexto extraída de Trade Digital News.

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