Hallazgo de bacterias biotecnológicamente eficientes en minas abandonadas españolas

Los ambientes generados en antiguas minas metálicas, con su extrema acidez y elevada concentración en metales tóxicos, son sistemas de enorme interés científico y biotecnológico, donde los investigadores están encontrando microorganismos extremófilos capaces de inmovilizar metales de forma eficiente y a bajo coste.

La minería ha sido desde siempre una actividad esencial para la especie humana, ya que provee a nuestra sociedad de aquellas materias primas necesarias para la fabricación de bienes y componentes esenciales para el desarrollo de todos los sectores socio-económicos (construcción, automoción, industria pesada y de alta tecnología, electrónica, telecomunicaciones, alimentación, educación, etc.). Pero esta actividad extractiva, muy especialmente la relacionada con las menas metálicas, no está exenta de efectos adversos. Uno de los más importantes es el deterioro del medioambiente debido a la contaminación del entorno, que puede incluir desde el vertido de efluentes y lixiviados de mina a cursos superficiales de agua, lagos o embalses, a la acumulación de grandes volúmenes de residuos (p.ej., escombreras de estériles, balsas de lodos) en entornos naturales, y la consiguiente dispersión de contaminantes en suelos o acuíferos de la zona.

Foto 1. Vista panorámica del “lago rojo” de la corta Brunita (Minas de la Unión, Murcia), donde se ha encontrado una sorprendente diversidad microbiana a 17 m de profundidad, incluyendo diversos géneros de bacterias sulfato-reductoras adaptadas a condiciones extremas.

España es un país con una gran historia y tradición minera (que data de la época fenicia y romana), con lo que los impactos de la minería metálica y del carbón en nuestro territorio son muy profundos, incluyendo la contaminación de ríos, embalses, suelos y sedimentos de grandes extensiones con niveles muy elevados de metales tóxicos (como arsénico, plomo, cromo, cadmio, cobre o zinc) o la acidificación de cursos superficiales de agua. Tras el cese de la actividad minera, las explotaciones suelen abandonarse, inundándose (por el cese de las labores de bombeo) y convirtiéndose en ambientes químicamente muy extremos, con una elevada acidez (valores de pH incluso cercanos a cero, por la alta concentración de ácido sulfúrico generado durante la disolución de sulfuros como pirita) y una altísima concentración en metales y metaloides tóxicos, que son condiciones inviables para la mayor parte de formas de vida acuática.

Sin embargo, estos ambientes extremos ofrecen la oportunidad de estudiar procesos difíciles de detectar en otros lugares de nuestro planeta, pudiendo llegar a revelar interacciones entre microorganismos y metales cuyas implicaciones son potencialmente de gran importancia en el campo de la biotecnología. Recientemente, un grupo de investigación liderado por el Instituto Geológico y Minero de España ha encontrado una sorprendente diversidad de microorganismos extremófilos en la zona profunda de un lago ácido formado en una antigua explotación minera en el distrito de La Unión (Murcia; Foto 1). El análisis de la composición de la comunidad microbiana a través de la secuenciación del amplicón del gen 16S rRNA ha revelado diferentes géneros de bacterias reductoras de sulfato, incluyendo Desulfobacca, Desulfomonile, Desulfurispora y Desulfosporosinus. Algunos de estos grupos bacterianos sólo han podido ser hasta ahora aislados en condiciones de pH cercanos a la neutralidad, pero su presencia en este lago (cuyo pH es de 2.0 en la zona superficial, y cuyas concentraciones en metales como Fe, Cu, Zn o Mn son de las más altas que se hayan medido en cualquier lago del mundo) indica que algunas de estas bacterias podrían haber desarrollado mecanismos de adaptación a condiciones químicamente muy adversas. El reciente estudio del IGME revela que el metabolismo de estas bacterias es capaz de atenuar la concentración de un gran número de metales de elevada toxicidad, como Cd, Cr, Pb o Th, pero también de otros con alto valor económico, como Cu o Zn. Esta capacidad, basada en la generación de H2S biogénico que luego interacciona con los metales y posibilita su precipitación como sulfuros (p.ej., CuS, ZnS, CdS), tiene potencialmente un doble interés, tanto en el campo de la biorremediación (eliminación de metales tóxicos en lagos o embalses) como en el de la biominería (biorreactores SRB para obtener metales de valor económico como Cu o Zn).

Sobre el IGME

El Instituto Geológico y Minero de España (IGME) es un Organismo Público de Investigación adscrito al Ministerio de Ciencia e Innovación. Su ámbito de investigación abarca todas las ciencias de la tierra, e incluye campos tan diversos como la exploración y explotación de recursos geológicos (minerales y rocas industriales, menas metálicas, aguas subterráneas), riesgos geológicos, geología marina, cartografía geológica, paleontología, geología del subsuelo, almacenamiento geológico de CO2, impacto ambiental de la minería, patrimonio geológico o cultura geocientífica.

Sobre el autor

Javier Sánchez España es Científico Titular de OPIs, Doctor en Ciencias Geológicas, y experto en biogeoquímica. Su grupo de trabajo está especializado en el estudio de las reacciones químicas que controlan el transporte de metales en medio acuoso, así como del control que ejercen ciertos microorganismos (especialmente, bacterias acidófilas) sobre el comportamiento geoquímico (oxidación, precipitación, reducción) de estos metales en el medio natural.

Referencias

Sánchez-España, J., Yusta, I., Ilin, A. et al. (2020) Microbial Geochemistry of the Acidic Saline Pit Lake of Brunita Mine (La Unión, SE Spain). Mine Water Environ.

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