Uso de Hongos en la Biorremediación de Ambientes Contaminados

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Uso de Hongos en la Biorremediación de

Ambientes Contaminados

¿Cómo Funcionan?

Nombres:                                                                    Grupo: 4                    

Benjamín Felipe Herrera Betancourt                          Sección: F1

Claudio Andrés Hermosilla Sánchez

Diego Andrés Loncharic Corvalán

Byron Bastian Merino Urzúa

Resumen

Introducción

La contaminación es uno de los principales problemas de la humanidad en la actualidad. La presencia de compuestos tóxicos en el suelo, el agua y el aire puede tener graves consecuencias para la salud humana y el medio ambiente. Por ello, se han desarrollado diversos métodos para eliminar dichos contaminantes, entre ellos, la biorremediación, que es una rama de la biotecnología, que trata sobre el uso de microorganismos en la recuperación de ambientes y/o recursos contaminados por diversos compuestos químicos que hacen difícil o hasta imposible su uso de manera común, y que generan problemas tanto en las cadenas tróficas como en el vivir de organismos bióticos.

La micorremediación es la tecnología que usa la cualidad de hongos para degradar de manera natural compuestos químicos. Algunos de los tipos de hongos que se utilizan en la micorremediación serían los hongos saprófitos que tienen la capacidad de descontaminar ambientes, ya que se ha demostrado que son efectivos para lidiar con dichos compuestos, tales como metales pesados o petróleo, siendo estos hongos capaces de no solo degradarlos, sino que restaurar la calidad de los suelos y favorecer el crecimiento de plantas y otros organismos.

Para responder a la pregunta de investigación, ¿Cómo funcionan los hongos en la biorremediación?,se analizarán tres hongos, examinando sus características bioquímicas y  aplicaciones.

Desarrollo

Los hongos saprófitos son aquellos que obtienen sus alimentos a partir de materia orgánica muerta o en descomposición, tales como hojas caídas, ramas de árboles, deposiciones animales, entre otras materias orgánicas. Su manera de alimentarse es mediante la disolución del material que colonizan, liberando enzimas que usan para degradarlo y así poder absorber la materia orgánica restante. Son organismos que poseen una alimentación osmótrofa, es decir, captación de nutrientes mediante endocitosis y/o fagocitosis  de una molécula.  

Los ligninolíticos son aquellos que disuelven la lignina presente, por ejemplo, en la madera, para  poder acceder a la celulosa y así a la energía necesaria para sobrevivir. También son conocidos como “hongos de pudrición blanca”, ya que reciben al disgregar la lignina, el material restante tiene un aspecto blanco o amarillento, formado principalmente por la celulosa de la que se alimenta el hongo.

Estos procesos se pueden llevar a cabo por enzimas producidas por estos hongos, principalmente, Lignina peroxidasa (LiP), Manganeso peroxidasa (MnP) y Lacasa. Estas son de características ligninolíticas, inespecíficas y altamente oxidativas, lo que les permite degradar distintos tipos de contaminantes.

Junto a la capacidad de degradar los contaminantes, estos los pueden absorber debido a la presencia de grupos carboxilos, aminos, tiol, fosfato e hidroxilos en su pared celular, y porque liberan enzimas las cuales poseen reacciones de oxidorreducción. A partir de estas, se  provocan reacciones inespecíficas que originan la formación de radicales libres en el biopolímero, eso da como resultado la desestabilización en los enlaces y finalmente la ruptura de las macromoléculas, quedando hidróxidos, que tienen carga negativa las cuales atraen a los metales pesados que tiene carga positiva, permitiendo que el hongo lo pueda absorber, y almacenar en su pared celular.

Un ejemplo de hongo de putrefacción blanca utilizado en la micorremediación es el Pleurotus ostreatus, este tiene un ciclo de vida relativamente sencillo, con una reproducción asexuada mediante esporulación, y un índice de propagación mayor que organismos que presentan una reproducción sexuada. Comienza con la liberación de esporas, germinación de una basidiospora, pasando por la fusión de dos micelios primarios compatibles, la colonización del sustrato y por último, la formación de cuerpos fructíferos, para volver a iniciar el ciclo.(ver Figura 1).

Pleurotus ostreatus se usa de manera in situ, es decir, en el lugar con presencia del contaminante. Es posible encontrarlo en todo el mundo, principalmente en ambientes forestales, ya que crece en árboles, alimentándose principalmente del carbono presente de forma soluble en la glucosa o insoluble como la celulosa, mediante la producción de enzimas como Lignina peroxidasa, la cual es partícipe de la polimerización de la lignina, favoreciendo el quiebre de las cadenas laterales propias de esta, y Manganeso peroxidasa que degradan residuos lignocelulósicos (ver Figura 2). ^[1]El hecho de que se puedan alimentar del carbono presente en la celulosa o en la glucosa, les permite desarrollarse en una amplia variedad de desechos agrícolas, con una gran capacidad de adaptación a la variabilidad agroclimática.

Este hongo al tener la capacidad de degradación de la lignina, se convierte en un buen elemento para usarse en la biorremediación, debido a su fuerte forma de degradar, fácil reproducción, el ser inocuo para los humanos, es más, es usado en medicina alternativa gracias a poseer vitaminas del grupo B.  ^[a]

Estudios que se han hecho sobre estos hongos, han revelado lo favorables que son para la remediación de suelos contaminados.^[2] “Dada la similitud estructural entre la lignina y otros contaminantes orgánicos, los hongos de pudrición blanca (y también Agaricus Bisporus) son comúnmente usados para la degradación de contaminantes orgánicos persistentes, tales como los hidrocarburos aromáticos policíclicos, compuestos fenólicos y pesticidas organoclorados, entre otros”.

Agaricus bisporus (champiñón común) es otro hongo saprófito usado en la biorremediación. Al igual que P. ostreatus goza de una gran disponibilidad, ya que es un hongo que es muy fácil de encontrar y está altamente comercializado. Funciona de una manera parecida a la de los  hongos de putrefacción blanca, ya que es capaz de degradar lignina gracias a  que produce enzimas tales como Manganeso peroxidasa, Lignina peroxidasa,y enzimas Lacasas. Por lo tanto, A. bisporus puede ser usado en suelos contaminados de características similares a los de P. ostreatus.

Los metales pesados son elementos con una densidad muy alta y capacidad de  toxicidad muy altas, son tóxicos debido a que no pueden ser degradados por el ser humano, además tienden a bioacumularse y a biomagnificarse, (biomagnificarse significa acumularse en la cadena trófica, donde las concentraciones se van acumulando al ascender el nivel trófico). En ambientes contaminados con metales pesado tales como el Cadmio, Zinc, Hierro entre otros, es posible utilizar hongos para su absorción y biotransformación, el hongo Aspergillus niger, es usable exactamente para situaciones donde los metales pesado han contaminado ambientes, tales como suelos y aguas residuales. “^[3]A. Niger, finalmente se observó una disminución drástica de la presencia de metales pesados, y un incremento en la producción de biomasa del hongo, concluyendo en la mayoría de estudios que el hongo puede ser usado como biorremediador en diferentes escenarios”.

La manera de funcionar del Aspergillus Niger, se ve de cierta manera “facilitada”, tanto por su baja necesidad de humedad, que lo hace un hongo muy adaptable a medioambientes que serían  adversos a otros hongos, además de poseer un alto nivel de esporulación, que le facilita el reproducirse de manera más rápida que otros hongos. El ciclo de vida del A. Niger es esencial para que sea usable en la biorremediación, esencialmente de metales pesados. El ciclo parte de una ilfa, luego se desarrolla una parte del conidióforo, pasa a una vesícula donde se desarrolla las cialides, éstas desarrollan conidias, son liberadas y germinan, para luego repetir el ciclo. ^[4]En los macroporos de las conidias se acumulan los iones metálicos por medio del intercambio catiónico, que es el mecanismo para que el ion llegue al interior del hongo. Donde el metabolismo del hongo reduce los iones metálicos, eso produce un crecimiento en la biomasa del hongo, debido a la relación biosorbente.

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