Los filamentos bacterianos electrificados eliminan el uranio

Publicado online el 3 de agosto de 2011 | Nature | doi:10.1038/news.2011.454

Los filamentos bacterianos electrificados eliminan el uranio

Se acaba de publicar el mecanismo mediante el que los microbios anulan la contaminación radiactiva.
Lee Sweetlove

[ Filamentos pilosos (amarillo) permiten a la Geobacter (naranja) precipitar el uranio manteniendo el metal tóxico fuera de la célula. Dena Cologgi y Gemma Reguera (Universidad Estatal de Michigan) ]

Los filamentos pilosos, denominados pili, permiten a algunas bacterias extraer el uranio del agua subterránea contaminada. El descubrimiento, publicado hoy en Proceedings of the National Academy of Sciences1, podría ayudar en el desarrollo de tecnologías de eliminación de la radiactividad.

Algunas bacterias, como una especie llamada Geobacter sulfurreducens, obtienen su energía reduciendo –o añadiendo electrones– a los metales en el medio ambiente. Cuando el uranio disuelto en el agua subterránea se reduce de esta manera, el metal se vuelve mucho menos soluble, reduciendo así la propagación de la contaminación.

Los investigadores han estado tratando de averiguar cómo funciona el proceso. Sospechaban que los pili podrían ser la respuesta, pero debido a que G. sulfurreducens sólo produce pili en ciertos ambientes, el proceso ha sido difícil de estudiar.

La clave para el descubrimiento estaba en conseguir que la Geobacter generase pili en condiciones de laboratorio, por ejemplo bajando la temperatura. “Las condiciones estándar de cultivo son como un hotel de cinco estrellas para la Geobacter –afirmó Gemma Reguera, de la Universidad Estatal de Michigan, East Lansing, quien dirigió la investigación–. Tuvimos que complicarle un poco la vida.”

Reguera y su equipo fueron capaces de demostrar que los pili aumentan considerablemente la cantidad de uranio que G. sulfurreducens es capaz de eliminar. Sin pili, la bacteria reduce de uranio dentro de la envoltura celular, pero este proceso envenena las células. Sin embargo, cuando los pili están presentes, la mayoría de la precipitación ocurre a su alrededor, es decir, fuera de la célula. Esto proporciona una mayor superficie para la transferencia de electrones, afirmaron los investigadores, y mantiene el uranio radiactivo a una distancia segura.

Una historia electrizante
“Este trabajo aúna muchas cosas”, afirmó Derek Lovley, microbiólogo de la Universidad de Massachusetts Amherst, y el ex supervisor posdoctoral de Reguera.

A principios de este año, Lovley publicó un artículo en Nature Nanotechnology2 que demostraba que los pili de G. sulfurreducens son una especie de “nanocables” que conducen la electricidad. Los pili proporcionan energía a la bacteria transfiriendo los electrones producidos durante el metabolismo de la célula a aceptores externos, como el hierro. El hecho de que los pili también puedan reducir un metal como el uranio “es una prueba más del amplio rango de transferencia electrónica que se produce en ellos”, explicó.

Esta investigación podría mejorar la biorreparación –el uso de organismos biológicos para eliminar los contaminantes del suelo y del agua–, como la limpieza de los muchos sitios contaminados por el procesamiento de uranio durante la Guerra Fría. “Los métodos actuales para estimular el crecimiento de estas bacterias en el medio ambiente son bastante preliminares y empíricos –afirmó Lovley–. Este nuevo mecanismo permitirá predecir mejor cómo eliminar el uranio.”

Reguera está entusiasmada con la posibilidad de “alejarse de los bichos” y crear dispositivos artificiales basados ​​en nanocables. “Esto nos permitiría trabajar en lugares donde las bacterias no pueden vivir”, explicó, como la planta nuclear de Fukushima en Japón, que fue devastada por un tsunami a mediados de este año.

El uranio no es el principal radioisótopo liberado en Fukushima, pero Reguera ve potencial para ampliar el alcance de los pili de la Geobacter. En teoría, afirmó, podrían ayudar a precipitar los isótopos radiactivos de otros elementos, como tecnecio, plutonio y cobalto. Reguera también concibe afinar las propiedades de los pili: “Debido a que estos nanofilamentos están hechos de proteínas, se pueden añadir fácilmente diferentes grupos funcionales”, aseguró.

Yuri Gorby, microbiólogo de la Universidad de California del Sur, Los Ángeles, es optimista sobre la electromicrobiología, un campo emergente. Señaló que otros microbios, como las cianobacterias fotosintéticas y los metanógenos termófilos, también producen nanocables conductores. “Creo que sólo hemos empezado a rascar la superficie”, aseguró.