El gusano de la cera, un arma contra la contaminación por plástico

En tan solo siete décadas, el plástico ha inundado el planeta hasta tal punto que medir el alcance de sus consecuencias resulta inabarcable. Mientras su expansión sigue contaminando incluso los lugares más remotos de la Tierra, son muchas las vías que los científicos tratan de explorar para revertir la contaminación causada por el plástico.

Ahora, un grupo de de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto que la saliva del gusano de la cera (Galleria mellonella) alberga unas enzimas que degradan el polietileno, uno de los plásticos más utilizados, y también uno de los más resistentes. Según datos del CSIC, junto al polipropileno y al poliestireno, estos tres tipos de plástico integran el 70 por ciento de la producción total.

Este hallazgo, publicado en preprint en BioRxiv, podría abrir una nueva vía muy esperanzadora para el medio ambiente si la revisión confirma los datos. “En condiciones ambientales normales, el plástico tarda meses o años en degradarse”, indica Federica Bertocchini, investigadora del Centro de Investigaciones Biológicas (CIB-CSIC) que ha dirigido el estudio.

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La crisis medioambiental que ha generado tiene un alcance cuyas consecuencias son imposibles de pronosticar por la comunidad científica, que sin embargo coincide en la inquietud que genera no saber hasta dónde está afectando – y afectará durante años - esta amenaza a la salud y el medioambiente del planeta.

Un descubrimiento casual

“Para degradar el plástico es necesario que el oxígeno penetre en el polímero - 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”, explica la investigadora.

“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”, añade.

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La investigadora lleva desde 2017, cuando descubrió el posible papel que podía tener el gusano de la cera, investigando estos procesos de degradación química. En aquel momento, la investigadora descubrió esta cualidad de los gusanos de la cera por casualidad cuando observaba un panal de abejas lleno de gusanos.

En aquel momento, Bertocchini decidió quitar los gusanos y dejarlos en una bolsa de plástico mientras limpiaba los panales. “Tras tenerlo todo listo, volví a la habitación donde estaban los gusanos y vi que estaban por todas partes, que se habían escapado de la bolsa a pesar de seguir cerrada”, narra la investigagora. “Solo había una explicación: los gusanos habían hecho los agujeros y se habían escapado por ahí. En ese momento empezó este proyecto”.

Gusanos “come-plástico”

Desde entonces, “hemos realizado muchos experimentos para comprobar la eficacia de estos gusanos biodegradando el polietileno. 100 gusanos de la cera son capaces de biodegradar 92 miligramos de polietileno en 12 horas, es realmente muy rápido”, afirma Bertocchini.

En esta línea, entre las áreas de investigación más prometedoras de los últimos años se encuentran, como protagonistas, los medios biológicos; es decir, la biodegradación, un proceso natural asociado a microorganismos como bacterias y hongos.

Hace pocos años que se abrió este nuevo campo de investigación: se observó que algunos insectos del género de los lepidópteros y los coleópteros eran capaces de degradar polietileno y poliestireno.

“En nuestro laboratorio descubrimos el insecto que parece ser el más rápido de todos: las larvas del lepidóptero Galleria mellonella, conocido como gusano de la cera”, explica Bertocchini. “Estas larvas eran capaces de oxidar y descomponer los polímeros del plástico en muy poco tiempo (tras apena una hora de exposición)”.

Sin embargo, hasta le fecha, solo un puñado de microorganismos pueden romper los resistentes polímeros plásticos del polietileno, según afirma el CSIC. “Y, además, en la mayoría de los casos es necesario un pretratamiento agresivo que asegure la oxidación y permita así que los microorganismos tengan algún efecto (aunque lento) sobre el plástico”.

La investigadora explica que, a lo largo de los últimos años, se ha intentado averiguar cómo estos insectos consiguen hacer algo así.

¿Plástico como alimento?

“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”, cuenta la investigadora.

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“Pero esta suposición es muy cuestionable, por lo que nuestra investigación se ha centrado desde el principio en la cavidad bucal de los gusanos”, narra.

“Hemos observado con detenimiento el comportamiento del gusano de la cera en presencia de polietileno y hemos descubierto que las enzimas presentes en la saliva del gusano, es decir, en el líquido recogido de la boca del insecto, son capaces de degradar polietileno”, sostiene Bertocchini. “El polímero en contacto con la saliva se oxida y se despolimeriza en unas pocas horas. Hemos identificado residuos degradados que se forman en presencia de su saliva”, detalla.

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. “Hemos 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”.

Dos enzimas, dos efectos

Según la investigadora, este efecto también quedó confirmado por la aparición de productos de la degradación formados tras la exposición del polietileno a esta enzima, que oxida el polímero, aunque sin dejar marcas visibles, sugiriendo que las dos enzimas tienen un efecto diferente sobre el polietileno, resume.

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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.

Estas sustancias 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. “Hasta la fecha, esto es solo una especulación y serán necesarios más experimentos para profundizar en el mecanismo de acción enzimática”, advierten los investigadores.

En esta línea, otra cuestión aún más interesante es averiguar cómo los insectos de la cera adquirieron esta capacidad. Los investigadores aventuran que podría deberse a un proceso evolutivo. “Los gusanos de la cera se alimentan de la cera de las colmenas y del polen de especies de plantas muy diversas".

Por tanto, 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”, concluyen.