Enzima bacteriana «Pac-Man» digiere bioplástico en laboratorio

Entierre una película de bioplástico en el suelo de un bosque y, en un plazo de entre 250 y 330 días, habrá desaparecido. Eso es lo que registró el equipo de la Universidad de Constanza al enterrar películas de poliéster a unos 10 centímetros de profundidad en el humus del jardín botánico de la universidad. En el mismo suelo, probado durante el mismo año, el HDPE convencional apenas se alteró, sin degradación apreciable.

El actor clave es una enzima situada en la superficie externa de una célula bacteriana. Su sitio activo, el hueco donde ocurre la reacción química, está inusualmente abierto, por lo que los microbiólogos Harry Lerner y David Schleheck la apodaron «enzima Pac-Man». Como está anclada a la superficie celular, las unidades básicas de plástico que produce se forman justo al lado de la bacteria, que puede absorberlas antes de que se dispersen o las capturen las bacterias vecinas. Al microscopio electrónico, la película enterrada mostró agujeros de tamaño micrométrico, cada uno del tamaño de una sola célula bacteriana. Los investigadores plantean la hipótesis de que las bacterias se abren paso en el plástico de esta manera, lo que cuestiona la idea habitual de que los microbios se limitan a liberar estas enzimas en su entorno.

Al analizar el ADN del suelo, el equipo encontró un gen que solo aparecía en el suelo que contenía la película de poliéster. Codifica una esterasa, una enzima que rompe los enlaces éster, y su estructura se parece a la de las betalactamasas, las enzimas que neutralizan antibióticos como la penicilina al escindir su anillo betalactámico. En el laboratorio, la enzima descompuso los poliésteres en sus monómeros y también cortó la penicilina, en ambos casos mediante hidrólisis, una reacción con agua. Schleheck explicó que la posición en la superficie cumple ambas funciones, ya que los antibióticos quedan neutralizados antes de poder entrar en la célula.

El hallazgo abre una pregunta que el equipo no responde del todo. Lerner señaló que los científicos llevan tiempo desconcertados por lo frecuentes que son los genes de resistencia a los antibióticos en la plastisfera, y que esta doble función podría explicar en parte ese fenómeno. Quedan abiertas dos explicaciones: que los organismos de ese entorno desarrollen enzimas de doble función, o que algunas enzimas se hayan especializado en el plástico y su actividad sobre la penicilina sea un vestigio. El estudio no decide entre ambas.

Para quienes diseñan plásticos que escapan al reciclaje y acaban en el medio ambiente, el estudio apunta a una regla concreta. Schleheck sostiene que los materiales deberían trabajar con lo que los microbios pueden hacer, lo que significa elegir polímeros con puntos débiles químicos integrados, como los enlaces éster de esta película. El estudio no ofrece un calendario sobre cuándo podrían llegar estos materiales a los productos, y no muestra cómo se comportaría la enzima fuera de las condiciones controladas de suelo y laboratorio. Lo que sí demuestra es que las bacterias podrían adaptarse a los plásticos de poliéster más rápido de lo que los científicos esperaban.