Aliados invisibles: las bacterias simbióticas ayudan a limpiar las aguas residuales, pero hay un truco
Un equipo internacional de investigadores dirigido por el Instituto Max Planck de microbiología Marina ha descubierto un mundo oculto de diminutas alianzas que prosperan en las plantas de tratamiento de aguas residuales de todo el mundo. Estos aliados microscópicos -bacterias especializadas que viven en el interior de huéspedes unicelulares- desempeñan un papel sorprendente tanto en la limpieza del agua como en su posible contribución a las emisiones de gases de efecto invernadero.
El endosimbionte Candidatus Azoamicus mariagerensis y su huésped ciliado bajo el microscopio de fluorescencia. Se ve el endosimbionte (teñido de amarillo) y el hospedador ciliado (teñido de púrpura). El núcleo del ciliado está teñido con una tinción de ADN (en azul).
Linus Matz Zeller / Copyright: Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
El tratamiento de las aguas residuales es esencial para proteger la salud pública y el medio ambiente. En las depuradoras, una comunidad microbiana diversa elimina los contaminantes de las aguas residuales agrícolas, industriales y domésticas. La mayoría de las investigaciones se han centrado en las bacterias que viven en libertad dentro de esta comunidad, pero un nuevo estudio revela ahora que las asociaciones microbianas -bacterias que viven dentro de otros microbios- también están muy extendidas y son muy activas.
Los microbios se asocian
Hace unos años, un equipo de investigadores en torno a Jana Milucka, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina de Bremen (Alemania), descubrió unos peculiares simbiontes bacterianos que se asocian con ciliados, organismos unicelulares que pueden encontrarse en cualquier lugar donde haya agua. Los simbiontes suministran energía a sus huéspedes, de forma muy parecida a como las mitocondrias alimentan nuestras propias células, una asociación hasta entonces sin precedentes. Los datos de los investigadores indicaban que estos organismos podrían ser especialmente comunes en las aguas residuales, por lo que el equipo decidió investigarlo más a fondo.
Miembros comunes del microbioma de las aguas residuales
Analizando datos de plantas depuradoras de todo el mundo, los científicos identificaron 14 nuevas especies de estas bacterias endosimbióticas. "Al realizar la desnitrificación, las bacterias contribuyen a la eliminación de nitratos, un paso clave en el tratamiento de aguas residuales. Al mismo tiempo, ayudan a sus huéspedes a generar energía convirtiendo los nitratos nocivos en gas dinitrógeno", explica el primer autor, Louison Nicolas-Asselineau. Los científicos detectaron estas asociaciones hasta en la mitad de las plantas de aguas residuales, lo que sugiere que son una parte común pero hasta ahora pasada por alto de este ecosistema. Y podrían ser aún más abundantes: "Vemos que el número de simbiontes fluctúa mucho con el tiempo dentro de cada depuradora, así que es posible que se nos hayan pasado algunos".
Una preocupación climática
Los endosimbiontes desnitrificantes, incluidas las especies de aguas residuales recién identificadas, suelen codificar una vía de desnitrificación completa que les permite respirar nitrato hasta convertirse en gas dinitrógeno (N2). Además, la mayoría de estos endosimbiontes también poseen una enzima llamada citocromo-cbb3 oxidasa que les permite respirar oxígeno además de nitrato.
Sin embargo, hay una especie que destaca: Candidatus Azoamicus parvus no sólo carece de la capacidad de respirar oxígeno, sino que además es incapaz de descomponer aún más el óxido nitroso (N₂O), un intermediario del proceso de desnitrificación. En lugar de convertir el N2O en el inofensivo N2, libera este potente gas de efecto invernadero en el agua circundante. El óxido nitroso es 300 veces más potente que el CO₂, y se sabe que el tratamiento de las aguas residuales contribuye a las emisiones antropogénicas de N2O a la atmósfera.
Preocupantemente, esta especie está muy extendida en las depuradoras de todo el mundo. "Es la primera vez que encontramos un endosimbionte desnitrificante que produce óxido nitroso y resulta que es el que está más ampliamente distribuido en las plantas de tratamiento de aguas residuales", afirma Jana Milucka, autora principal del estudio.
Por qué es importante
El tratamiento de aguas residuales es una de las mayores aplicaciones de la microbiología, esencial para la conservación de los entornos naturales y la salud humana. Las asociaciones microbianas que ahora se describen en la revista ISME Communications han pasado ampliamente desapercibidas. "Nos sorprendió mucho que las endosimbiosis desnitrificantes fueran tan abundantes y prevalentes en las aguas residuales, dadas las condiciones dinámicas y las intensas presiones ecológicas de estos sistemas", afirma Nicolas-Asselineau. "Nuestro estudio pone de relieve la necesidad de comprender mejor los microorganismos que intervienen en los procesos de las aguas residuales, ya que podrían ser la clave para mejorar su tratamiento y reducir su impacto ambiental."
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