El desarrollo de los plásticos ha sido uno de los avances tecnológicos más importantes en la historia de la humanidad. Desde mediados del siglo XX su producción mundial ha crecido de manera exponencial, impulsada por su adopción en sectores como la medicina, la construcción, la industria alimentaria y la tecnología.
Esta expansión ha venido acompañada de una diversificación en sus aplicaciones, que van desde envases desechables y dispositivos médicos hasta componentes automotrices y electrónicos. Sin embargo, este crecimiento acelerado ha traído consigo consecuencias ambientales preocupantes.
Una vez desechados, los plásticos generan un enorme volumen de residuos que, en su mayoría, no se degradan fácilmente y terminan acumulándose en ecosistemas terrestres y marinos. La persistencia de estos materiales en el medio ambiente ha impulsado la aparición y selección de comunidades microbianas. En ellas, los plásticos terminan rodeados de bacterias, virus y hongos.
Algunos de esos microorganismos se comen el plástico, es decir, degradan polímeros plásticos y los asimilan como fuente de carbono y energía. Otros simplemente colonizan las superficies plásticas y, debido a la naturaleza hidrofóbica del plástico, crean unas estructuras complejas llamadas biopelículas.
Este fenómeno, que integra desechos plásticos y los microorganismos que los colonizan, dio origen al término “plastisfera”, acuñado en 2013.
Las bacterias ‘intercambian’ genes
La plastisfera es un ambiente crítico para la proliferación de bacterias patógenas y resistentes a los antibióticos.
El motivo es que este ecosistema no solo favorece la acumulación de microorganismos, muchos de ellos potencialmente patógenos. También ofrece un entorno propicio para el intercambio genético de todo tipo de genes, incluidos los de resistencia, que pasan de unas bacterias a otras mediante “transferencia horizontal”.
La transferencia de material genético también puede ser facilitada por un viejo conocido de las bacterias: los bacteriófagos o fagos. Estos son virus que infectan bacterias, permitiendo el intercambio genético. Este proceso, conocido como “transducción”, juega un papel crucial en la dinámica microbiana, dado que facilita la adquisición de nuevas características fenotípicas, incluida la resistencia a los antibióticos.
Los fagos también pueden brindar a las bacterias la capacidad de metabolizar diversos sustratos, proporcionándoles una ventaja competitiva. A esto hay que sumar que los fagos son las entidades biológicas más abundantes del planeta. Se estima que superan a las bacterias en una proporción de diez a uno.
Por ello, la plastisfera representa un ecosistema emergente donde las bacterias y los fagos pueden interactuar, dando lugar a procesos de los cuales aún se dispone de información limitada.
Descubriendo inesperadas interacciones
Con el fin de incrementar el conocimiento sobre estas interacciones, en un estudio reciente realizamos un análisis de datos metagenómicos de diferentes ecosistemas. Entre ellos, examinamos muestras de la plastisfera y su entorno, abarcando cuatro ecosistemas y dos tipos de plásticos: biodegradables y no biodegradables.
A partir de los análisis bioinformáticos, que implican el uso de programas para extraer información de datos biológicos, se obtuvieron genomas de bacterias y fagos. Estos análisis permitieron identificar patrones de diversidad y establecer posibles rutas de transferencia de material genético entre bacterias y fagos.
Las comunidades de fagos en la plastisfera mostraron una menor diversidad y una proporción más baja de fagos virulentos en comparación con los entornos naturales. Los análisis también mostraron una asociación entre fagos y bacterias patógenas. De igual manera, se observó una relación con bacterias resistentes a los antibióticos.
Las asociaciones entre fagos y bacterias patógenas o resistentes fueron especialmente evidentes en los plásticos biodegradables. Esto sugiere que este tipo de materiales podrían generar entornos más propensos a la proliferación y diseminación de microorganismos con relevancia clínica.
Además, se identificaron genes metabólicos auxiliares en fagos. Estos genes pueden desempeñar un papel clave en diversos procesos biológicos como el metabolismo de nutrientes, la producción de antibióticos y la formación de biopelículas.
La presencia de estos genes en fagos puede favorecer la competencia ecológica y la supervivencia de bacterias patógenas y resistentes a los antibióticos. Estas observaciones demuestran que los fagos juegan un papel directo en la transferencia horizontal de estos genes en las comunidades microbianas de la plastisfera.
Un reservorio al que prestar atención
Este hallazgo posiciona a la plastisfera no solo como un sustrato físico para la colonización microbiana, sino también como un reservorio dinámico. En este entorno, los fagos establecen relaciones complejas con sus huéspedes bacterianos. Estas interacciones no solo influyen en la propagación de la resistencia a los antibióticos, sino que pueden incrementar la virulencia de las bacterias.
Aunque estos hallazgos representan un avance en la investigación de la plastisfera, surgen preguntas importantes. Por ejemplo, hasta qué punto estas interacciones podrían tener implicaciones directas para la salud pública y el medio ambiente. Aún queda mucho por descubrir, especialmente en lo que respecta a los factores que impulsan y regulan las interacciones entre fagos y bacterias en este ecosistema emergente.
José Luis Balcazar, Investigador científico, Institut Català de Recerca de l'Aigua (ICRA)
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
