Por Rosa Camacho (Ciatej)
Cuatro Ciénegas es un lugar fascinante para la ciencia: es un museo viviente de finales del precámbrico (hablamos de hace 800 millones de años), un sitio en el que se conservan estromatolitos vivos que son comunidades bacterianas organizadas en tapetes microbianos que colaboran para vivir y que se van petrificando por el calcio que precipitan. El estudio de este ecosistema ha permitido a los científicos explicar parte de la evolución de la vida en la Tierra.
Cuatro Ciénegas conserva la historia de la evolución de los microorganismos desde las bacterias metanógenas hasta las cianobacterias formadoras de oxígeno, responsables del cambio en la atmósfera de este planeta azul.
Este fascinante lugar se encuentra a mitad del desierto de Coahuila; los suelos de esta región son pobres en nutrientes, por lo que se considera un lugar extremo para el desarrollo de la vida, aunque paradójicamente conserva una gran diversidad comparado con otros lugares extremos.
En Ciatej tenemos interés en el estudio de los microorganismos extremófilos para aprovecharlos en procesos biotecnológicos como productores de metabolitos de valor, por lo que hemos decidido explorar Cuatro Ciénegas. En noviembre de 2014 realizamos un muestreo, principalmente, en las dunas de yeso; el estudio estuvo enfocado al aislamiento de bacterias halófilas cultivables.
Las bacterias halófilas son un grupo de microorganismos que son capaces de vivir en concentraciones de cloruro de sodio que van desde los 25 g/L hasta los 250 g/L; para darnos una idea, el agua de mar contiene entre 30 y 50 g/L de sales, mientras que el Mar Muerto, que es uno de los lagos con mayor contenido de sales, tiene de 350 a 370 g/L.
El interés en el estudio de estos microorganismos se centra en aprovecharlos en procesos biotecnológicos como productores de biomoléculas que tengan alguna aplicación en la salud humana o en la industria. Actualmente, se buscan nuevas moléculas que puedan ser estables y activas en matrices con elevada salinidad; se plantea la hipótesis de que las biomoléculas aisladas de microorganismos halófilos podrán funcionar en estos sistemas extremos.
Del muestreo que se realizó en 2014 se lograron aislar trece bacterias halófilas cultivables que fueron identificadas molecularmente y pertenecen a los géneros Halobacillus, Marinococcus, Alkalibacillus, Bacillus y Aquisalibacillus. Se exploró la producción de proteasas, exopolisacaridos y biosurfactantes a partir de estas bacterias.
Se encontró una bacteria del género Halobacillus que produce proteasas que son biocatalizadores que pueden hidrolizar proteínas para obtener moléculas más pequeñas llamadas péptidos, así como aminoácidos libres. La proteasa producida por Halobacillus mostró actividad biocatalítica en elevadas concentraciones de sal (180 g/L de NaCl) y sobre sustratos como leche, gluten, caseína, soya y pescado. Con esta proteasa se generaron péptidos a partir de proteínas de pescado; los péptidos fueron estudiados y mostraron actividad antioxidante, además de inhibir (in-vitro) enzimas relacionadas con diabetes (amilasa y glucosidasa).
Una de las estrategias que han desarrollado las bacterias halófilas para adaptarse a ambientes extremos consiste en agregarse en consorcios microbianos; dichos agregados son posibles debido a la formación de matrices que contienen, entre otras cosas, exopolisacáridos, que son hidrocoloides de elevado peso molecular empleados en la industria alimentaria como espesantes.
Una de las bacterias halófilas aisladas de Cuatro Cienégas del genero Bacillus logró producir un exopolisacarido de alto peso molecular, 1,284 kDa, el cual mostró capacidad de emulsificación, estabilidad térmica y también funcionó como viscosificante.
Otras moléculas de interés son los biosurfactantes, compuestos que presentan en su estructura una parte hidrofóbica y otra hidrofílica, característica que les confiere la propiedad de formar emulsiones y pueden usarse en la industria del petróleo, en biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos o plaguicidas, entre otras aplicaciones.
A partir de la bacteria halófila Salibacterium aislada de Cuatro Ciénegas se logró producir y purificar un biosurfactante que mostró capacidad de formar emulsiones estables a condiciones extremas, 70°C, pH 12 y 250 g/L de NaCl; de los estudios realizados al momento, se concluye que es probablemente un lipopéptido de bajo peso molecular.
Actualmente, se está trabajando en la caracterización de los péptidos producidos por la proteasa de Halobacillus con enfoque en su efecto en salud humana. Se está haciendo el estudio de las propiedades tecnológicas del exopolisacarido de Bacillus para ser empleado en la industria alimentaria. Se está realizando la caracterización y el estudio de las posibles aplicaciones del biosurfactante producido por Salibacterium.
Hemos iniciado también el aislamiento, la identificación y la conservación de nuevas bacterias halófilas aisladas de las Pozas Rojas de Cuatro Ciénegas a partir de un muestreo realizado en octubre del 2018. Nuestro objetivo es generar una colección de bacterias y arqueas halófilas, explorar su aprovechamiento biotecnológico, pero sobre todo, resguardar un poco de la increíble diversidad de microorganismos halófilos de este museo viviente.
Estos trabajos han puesto en evidencia el potencial de Cuatro Ciénegas para la obtención de microorganismos de interés biotecnológico y su aprovechamiento; desafortunadamente, este paraíso está en peligro de extinción debido a que la explotación de agua del acuífero para producir alfalfa en la región está devastando la zona, y El Churince, uno de los humedales, se ha secado.
Es urgente rescatar y conservar nuestra biodiversidad; en la actualidad, un grupo de investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), la Universidad Autónoma de Coahuila (UAdeC), el Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (Ciatej), entre otras instituciones, estamos trabajando para tratar de concientizar a la comunidad sobre el riesgo de desaparición de éste ecosistema único, ocasionado por el uso indiscriminado del agua.
En el mes de marzo de 2019 hicimos una expedición con fines de investigación y de difusión que abone en el rescate de la biodiversidad de Cuatro Ciénegas; tenemos la fortuna de que este museo viviente se ha conservado en México desde hace millones de años; es nuestra responsabilidad preservarlo.
Autora
La doctora Rosa María Camacho Ruíz es investigadora titular B en la Unidad de Biotecnología Industrial, sublínea de Diseño, optimización y aplicación de biocatalizadores, y en la Red de agave y derivados (Agared) en el Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco A. C. (Ciatej), Unidad Zapopan. Contacto: rcamacho@ciatej.mx
