Animales han estado consumiendo el bioplástico original de la naturaleza durante millones de años

La naturaleza creó plásticos biodegradables mucho antes que los humanos, y los animales podrían haber estado alimentándose de ellos durante cientos de millones de años. Un estudio realizado por el Max Planck Institute for Marine Microbiology en Bremen, Alemania, reveló que numerosas especies animales poseen enzimas capaces de descomponer bioplásticos microbianos conocidos como PHAs, un talento que se creía exclusivo de los microorganismos.

Los microorganismos desarrollaron plásticos biodegradables antes de que los humanos comenzaran a fabricarlos. Muchas bacterias y arqueas producen naturalmente compuestos conocidos como polihidroxialcanoatos (PHAs), que almacenan dentro de sus células como reservas de carbono y energía. Sin embargo, se asumía que solo los microorganismos podían descomponer estos plásticos naturales.

El estudio publicado en Nature Ecology & Evolution desafió esta idea. Los investigadores encontraron que una amplia gama de animales, incluidos gusanos marinos, estrellas de mar, lombrices de tierra y otras especies terrestres, poseen enzimas que pueden degradar los PHAs microbianos. Este descubrimiento sugiere una vía no reconocida a través de la cual el carbono almacenado por los microbios puede ingresar a las redes alimentarias animales.

Un gusano marino sin intestino revela una capacidad oculta

La investigación comenzó con un inusual gusano marino llamado Olavius algarvensis. A diferencia de la mayoría de los animales, no tiene boca ni intestino y depende de las bacterias simbióticas que viven debajo de su piel como fuente de nutrición. "Uno de los simbiontes bacterianos del gusano almacena enormes cantidades de carbono como PHA", explicó Nicole Dubilier, autora principal del estudio. "Nos preguntamos si el gusano había evolucionado una forma de acceder a esta rica reserva de energía".

La respuesta fue afirmativa. Los investigadores identificaron una enzima en el gusano que puede descomponer los PHAs microbianos en moléculas más pequeñas que los animales pueden utilizar. Además, la imagen de alta resolución reveló que la enzima se produce en el mismo lugar donde el gusano digiere a sus compañeros bacterianos, lo que indica que puede acceder a las reservas de PHA almacenadas dentro de sus bacterias simbióticas.

El hallazgo no se limitó a un solo gusano marino. Al examinar los genomas de otros animales, el equipo encontró enzimas relacionadas en más de 66 especies de nueve filos diferentes. Pruebas de laboratorio demostraron que las enzimas de animales muy distantes, como una esponja, una lombriz de tierra y un colémbolo, también podían degradar los PHAs microbianos.

"Esta fue la verdadera sorpresa", comentó Caroline Zeidler, autora principal del estudio. "Lo que comenzó como un descubrimiento en un solo gusano marino resultó ser una capacidad ampliamente compartida por animales de ramas muy diferentes del árbol de la vida".

Los bioplásticos PHA

Los PHAs sirven como reservas de energía y carbono microbianas, pero también se utilizan para fabricar plásticos biodegradables. En la producción industrial, las bacterias se cultivan en grandes tanques de fermentación y se les proporcionan materiales ricos en carbono, como azúcares, almidón o aceites vegetales. En las condiciones adecuadas, las bacterias acumulan grandes cantidades de PHAs, que luego pueden ser extraídos y convertidos en materiales similares al plástico.

Los plásticos a base de PHA pueden ser moldeados, resisten relativamente bien al agua y son lo suficientemente estables para una variedad de usos cotidianos. Se utilizan en productos como empaques de alimentos y materiales de higiene. En agricultura, los fertilizantes pueden encerrarse dentro de perlas de PHA que liberan gradualmente su contenido a medida que el plástico se descompone. En aplicaciones médicas, incluyen apósitos, sistemas de entrega de medicamentos e implantes o suturas reabsorbibles que se degradan lentamente dentro del cuerpo.

Los PHAs son especialmente notables debido a su circularidad biológica: son producidos por microorganismos y también pueden ser descompuestos a través de procesos biológicos. Aun así, actualmente representan solo una pequeña parte del mercado de bioplásticos. Esto podría cambiar a medida que aumente la demanda de materiales biodegradables y biológicos, y se espera que la capacidad de producción global de bioplásticos crezca sustancialmente en los próximos años.

Los nuevos hallazgos añaden otra dimensión a esta imagen al mostrar que muchos animales acuáticos y terrestres también llevan enzimas capaces de descomponer los PHAs.

Los bioplásticos naturales son comunes en el medio ambiente

Los PHAs microbianos se encuentran naturalmente en suelos, sedimentos y ambientes acuáticos de todo el mundo. Los microorganismos los producen cuando tienen más carbono del que necesitan inmediatamente, almacenando ese exceso para su uso posterior. Los PHAs también son uno de los pocos plásticos naturales que son completamente biodegradables.

El interés en los PHAs ha crecido porque se están fabricando cada vez más como alternativas sostenibles a los plásticos convencionales. Como resultado, los científicos están prestando más atención a cómo se descomponen estos materiales en los entornos naturales.

Los hallazgos de Dubilier y sus colegas sugieren que los animales podrían ayudar a degradar los bioplásticos naturales junto con los microorganismos. Aún más significativo, los resultados muestran que los animales pueden acceder a un reservorio de carbono microbiano que los científicos habían considerado previamente inaccesible para ellos.

"Nuestro estudio cambia nuestra comprensión de quién puede utilizar estos reservorios de carbono microbiano", afirmó Maggie Sogin, coautora del estudio. "Los animales probablemente han estado alimentándose del bioplástico original de la naturaleza durante cientos de millones de años; nosotros solo lo estamos descubriendo ahora".

Un nuevo camino en el ciclo del carbono

Los científicos aún no saben cuán común es este proceso en los ecosistemas naturales ni cuánto contribuye al ciclo global del carbono. Sin embargo, el descubrimiento ofrece una nueva forma de pensar sobre las relaciones entre microorganismos y animales, y demuestra cómo la investigación sobre organismos inusuales puede revelar procesos biológicos que han permanecido ocultos durante cientos de millones de años.