Descifrar la incógnita de un crecimiento excesivo: las bacterias filamentosas en aguas residuales

Frigoríficos, industria láctea, papeleras, empresas como OSE, son muy variadas las industrias que cuentan con tratamiento de sus aguas residuales en Uruguay y en el mundo. Hay bacterias dentro de estos sistemas de tratamientos de efluentes que son fundamentales para que funcionen bien. Un tipo de estas bacterias (del filo Chloroflexi) son filamentosas y cumplen su labor pero también pueden causar problemas cuando, por ejemplo, crecen de manera excesiva generando que los gránulos o flóculos empiecen a flotar y se escapen del sistema.

Esto se conoce como “bulking filamentoso”, un problema que impide cumplir con las normas ambientales que las industrias deben seguir. Pero ¿por qué ocurre este problema? ¿Qué motiva a estas bacterias a generar estos cambios indeseados? Se conoce poco sobre ellas, porque en otras partes del mundo predominan otras bacterias y estas han sido poco estudiadas o porque es difícil cultivarlas en el laboratorio y poder estudiarlas al detalle modificando las condiciones ambientales para ver cómo responden en cada caso.

Ángela Cabezas, docente Asociada en el Área de Microbiología Ambiental y Biotecnología de UTEC comenzó a participar de una investigación que está empezando con el apoyo de la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII, del Fondo Clemente Estable para investigación básica) y el trabajo conjunto con el Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE).

Cabezas se formó en la Universidad de la República e hizo su doctorado en Alemania en el prestigioso Instituto Max Planck y ahora investiga en UTEC. El gusto por los temas ambientales estuvo en ella siempre y sintió tal preocupación que la llevó a orientar su carrera de química farmacéutica luego hacia la microbiología, su “amor a primera vista”.

La información genética de las bacterias

“El conocimiento que se generará con este proyecto aportará a conocer el metabolismo de estas bacterias y por lo tanto, a conocer los factores que llevan a su crecimiento. Con esa información se podrían desarrollar estrategias operativas que mitiguen los efectos negativos de este grupo”, destacó Cabezas, que es docente de la carrera Ingeniería en Sistemas de Riego, Drenaje y Manejo de Efluentes de UTEC.

Para poder conocer estos detalles se utilizará una técnica llamada metatranscriptómica (que permite estudiar la expresión de los genes) para ver qué está incidiendo en el crecimiento excesivo al estudiar la información genética de las bacterias.

“Esto nos va a permitir ver qué hacen estas bacterias en las condiciones de operación del reactor. También saber de qué compuestos carbonados se alimentan, si respiran o fermentan, etc. Esto nos da idea de qué factores son necesarios para su crecimiento. Es una técnica muy útil para estudiar microorganismos que no podemos hacer crecer en el laboratorio”, detalló la investigadora de UTEC.

“Si logramos analizar este grupo en diversos reactores, con distintas condiciones de operación y algunos ya con problemas de bulking, podremos determinar las vías metabólicas que están utilizando y tal vez, descifrar qué condición operacional llevó a que aumentara su concentración”, agregó.

En colaboración con el IIBCE (en donde solía trabajar Cabezas) se viene estudiando este grupo de bacterias desde el 2011. Han utilizado varias técnicas de biología molecular para comprender su diversidad, abundancia, morfología y dinámica en diferentes sistemas de tratamiento de efluentes locales y también a nivel global.

Con el avance de las técnicas de biología molecular ahora se pueden empezar a estudiar estas vías metabólicas que permitan descifrar la incógnita de por qué crecen más y de qué depende el aumento. Además, en estudios previos habían determinado que estas bacterias son especies nuevas, que no se habían descrito antes, pero que son abundantes en Uruguay.

Un paso más

“Ahora damos un paso más. Empezamos en abril a muestrear reactores, a analizar parámetros de operación y características de los efluentes, haremos un screeningpara ver cuáles sistemas tienen más de estas bacterias (Chloroflexi) y seleccionaremos muestras a analizar con metagenómica y metatranscriptómica”, detalló Cabezas. Los reactores pertenecen a establecimientos en Montevideo y Canelones.

En UTEC se realizarán los análisis químicos de los efluentes y se observará la cantidad de bacterias filamentosas en distintos reactores. Por su parte, Cabezas, realizará parte de la interpretación de los resultados genéticos.

El proyecto tiene una duración de 2 años con un financiamiento de un millón de pesos.

Análisis de muestra de un sistema de lodos activados por microscopía óptica con contraste de fases (x40), se observa el esponjamiento de los flóculos. Fuente: Tesis de grado de Mariángeles García.

Identificación de las bacterias filamentosas pertenecientes al filo Chloroflexipor Hibridación in situ Fluorescente. En verde, bacterias del filo Chloroflexi, en aazul, todas las bacterias. Fuente: Tesis de grado de Mariángeles García.