Una colaboración franco-argentina ha elucidado el mecanismo por el cual una microalga puede eliminar el zinc en un río contaminado.
Utilizando un microscopio de fuerza atómica, los investigadores e investigadoras demostraron la influencia de la fuente de nitrógeno en el agua sobre el proceso molecular de eliminación del zinc. Estos resultados, que abren perspectivas prometedoras para aplicaciones en biorremediación, se publicaron en
Environmental Pollution.
Representación esquemática del mecanismo de remediación del zinc por las microalgas Parachlorella kessleri.
En presencia de nitrógeno en forma de amonio, la célula no captura el zinc.
En presencia de nitrógeno en forma de nitratos, la célula secreta sustancias poliméricas extracelulares (EPS) que interactúan fuertemente con el zinc.
© TBI Las microalgas han demostrado su capacidad para sanear el ambiente, en particular al eliminar metales pesados en aguas contaminadas. Pero hasta ahora, el mecanismo molecular de esta eliminación no se comprendía bien. Con el fin de fomentar el desarrollo de técnicas de remediación que utilicen microalgas, un equipo del Toulouse Biotechnology Institute (
TBI, CNRS/INRAE/INSA Toulouse) estudió cómo una microalga,
Parachlorella kessleri, recolectada en un río contaminado de Argentina, logra eliminar el zinc.
Este estudio se llevó a cabo en colaboración con el Laboratorio de Análisis y Arquitectura de Sistemas (
LAAS-CNRS), el laboratorio de Ingeniería de Procesos - Medio Ambiente - Agroalimentación (
GEPEA, CNRS/Universidad de Nantes/Oniris Nantes), y científicos argentinos de la Universidad Nacional de General San Martín.
En las aguas de río contaminadas por efluentes industriales o agrícolas, el nitrógeno puede presentarse en forma de nitrato o de amonio. Los investigadores analizaron las variaciones en el comportamiento de estas microalgas según la fuente de nitrógeno presente en el agua. El principal instrumento utilizado para este estudio fue el microscopio de fuerza atómica (AFM), que permite medir la rugosidad y las propiedades nanomecánicas en la superficie de la célula, así como la fuerza de las interacciones entre la superficie de las células y las especies químicas circundantes.
El estudio demostró inicialmente que solo las células cultivadas con nitrato producían sustancias poliméricas extracelulares (EPS), unas macromoléculas secretadas por las microalgas en ciertas condiciones de cultivo. Las microalgas cultivadas con amonio no producían EPS. Experimentos de espectroscopía de fuerza AFM confirmaron luego la fuerte unión del zinc a las EPS en las células cultivadas con nitrato, mientras que las interacciones eran más débiles o inexistentes en las células cultivadas con amonio.
La exposición al zinc también modifica la rugosidad y las propiedades nanomecánicas de la superficie de las células. Además, la espectroscopía Raman reveló que las microalgas presentaban respuestas metabólicas diferentes (producción de clorofila, carotenoides y lípidos) en función de la fuente de nitrógeno, mostrando las células cultivadas con nitrato perfiles modificados tras una exposición al zinc.
Estos resultados ponen de manifiesto el papel clave de la adsorción del metal por las EPS en la eliminación del zinc por las células de
P. kessleri. La regulación de las fuentes de nitrógeno debería permitir estimular la producción de EPS, abriendo así perspectivas prometedoras para aplicaciones en biorremediación. Los socios de esta investigación continúan explorando el potencial de las microalgas, orientando los estudios hacia otros contaminantes emergentes: los antibióticos provenientes de la cría de animales, difíciles de eliminar en las estaciones de tratamiento de aguas residuales, y los microplásticos.
Referencias:
Investigating the role of extracellular polymeric substances produced by Parachlorella kessleri in Zn(II) bioremediation using atomic force microscopy.
Victoria Passucci, Ophélie Thomas-Chemin, Omar Dib, Antony Ali Assaf, Marie-José Durand, Etienne Dague, Maria Mar Areco, and Cécile Formosa-Dague.
Environmental Pollution, diciembre 2024.
https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.125082
Artículo consultable en la base de archivos abiertos
HAL
Fuente: CNRS INSIS