Uno de los grandes problemas de los plásticos, incluso de los llamados biodegradables, es que degradarse de verdad les cuesta más de lo que promete su nombre. Un material puede estar hecho a partir de recursos renovables y aun así permanecer intacto durante mucho tiempo si no encuentra las condiciones y los organismos capaces de descomponerlo. Por eso, buena parte de la investigación no se concentra solo en fabricar mejores bioplásticos, sino en entender qué seres vivos y qué mecanismos biológicos pueden desarmarlos una vez que cumplieron su función. Cuanto más amplio sea ese catálogo de herramientas naturales, más opciones habrá para diseñar sistemas de compostaje y biodegradación que funcionen fuera del laboratorio.
En ese terreno se inscribe un hallazgo reciente que amplía de manera considerable ese catálogo. Un equipo de investigadores encontró que no son solo las bacterias las que producen las enzimas necesarias para degradar una familia específica de bioplásticos. También lo hacen animales. Y no unos pocos: el estudio identificó estas enzimas en 66 especies animales de nueve grupos biológicos distintos, entre ellas esponjas marinas, moluscos, gusanos, artrópodos y equinodermos.
Qué son las enzimas y por qué importan para los bioplásticos
Una enzima es una proteína que acelera una reacción química, un catalizador biológico. Cada enzima está diseñada para actuar sobre un tipo particular de material, cortándolo o transformándolo en piezas más pequeñas. En la digestión, por ejemplo, son enzimas las que descomponen los alimentos en componentes que el cuerpo puede aprovechar.
Para degradar un plástico ocurre algo parecido. Hace falta una enzima capaz de reconocer la estructura del polímero —la larga cadena de moléculas repetidas que forma el material— y romperla en fragmentos que luego puedan reciclarse en el ambiente. La familia de enzimas que estudió este trabajo se llama depolimerasas, y su función es exactamente esa: quebrar el polímero en sus unidades básicas.
El material sobre el que actúan son los polihidroxialcanoatos, conocidos por su sigla PHA. Se trata de una clase de plásticos que ciertas bacterias fabrican de forma natural como reserva de energía, del mismo modo en que un animal acumula grasa. Esa versión natural sirvió de inspiración para desarrollar bioplásticos PHA de uso comercial, valorados porque, en condiciones adecuadas, pueden biodegradarse.
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Un gusano marino que fabrica su propia enzima digestiva
El punto de partida del trabajo fue un grupo de gusanos marinos que no tienen boca ni intestino. La investigación, publicada en la revista Nature Ecology & Evolution y liderada por el Instituto Max Planck de Microbiología Marina de Bremen, en Alemania, empezó por el Olavius algarvensis, una especie de apenas dos centímetros que vive enterrada en la arena del Mediterráneo. Estos gusanos se alimentan gracias a bacterias que habitan en su interior, en una relación de simbiosis: el gusano les da alojamiento y las bacterias, a cambio, lo nutren. Esas bacterias acumulan PHA como reserva energética.
Los investigadores encontraron que el gusano produce su propia enzima para degradar ese polímero, sin depender de la maquinaria bacteriana. Cuando la digestión rompe la célula bacteriana y libera el material almacenado, la enzima del animal lo descompone y libera las unidades que el gusano aprovecha como energía. Para comprobarlo, insertaron el gen de esa enzima en la bacteria Escherichia coli, un organismo de uso habitual en laboratorio para producir proteínas, y observaron que la enzima resultante generaba zonas de degradación sobre el polímero.
La enzima del gusano degradó un 11% del polímero ofrecido en 24 horas. Como referencia, una enzima bacteriana bien caracterizada, tomada como control, alcanzó un 14% en las mismas condiciones. Los autores describen ambas eficiencias como similares, lo que ubica a la enzima animal en un rango comparable al de las herramientas bacterianas ya conocidas.
De un gusano a 66 especies animales
Con la enzima del Olavius algarvensis identificada, los investigadores buscaron secuencias parecidas en bases de datos genéticas. Las encontraron en 66 especies animales, repartidas en nueve grandes grupos biológicos que van de las esponjas y los moluscos a los artrópodos y los equinodermos. La misma familia de enzimas apareció además en 18 especies de protistas, los organismos microscópicos que no son ni animales ni plantas ni hongos, cuando hasta entonces se conocían apenas dos.
De todas las secuencias halladas, el equipo eligió cuatro para producirlas y poner a prueba en laboratorio. Provenían de una esponja, una lombriz de tierra y un colémbolo, un pequeño artrópodo que vive en el suelo. Las cuatro degradaron el polímero hasta sus unidades básicas.
Los autores plantearon que las lombrices de tierra y otros animales del suelo que producen estas enzimas podrían aportar a la degradación de plásticos basados en PHA, una hipótesis que se apoya en trabajos previos donde esas mismas lombrices habían degradado parcialmente ácido poliláctico, otro material biodegradable de uso extendido.
El equipo trabaja ahora en ampliar el muestreo a más especies para trazar el alcance real de esta familia de enzimas y en medir cuánto material logran procesar estos animales en el suelo y en qué plazos, los datos que permitirán dimensionar su aporte concreto a la biodegradación.
