Insectos y el Futuro de la Eliminación de Plásticos: Una Solución Natural Duradera

El impacto de la humanidad en el medio ambiente ha sido profundo a lo largo de nuestra breve historia en el planeta. Las temperaturas globales están aumentando, las especies se extinguen a un ritmo alarmante y fenómenos extraños —como investigadores viendo verde bajo el hielo ártico y flores brotando en la Antártida— se están volviendo comunes. Sin embargo, la contaminación por plástico se ha convertido en una de las crisis ambientales definitorias de nuestro tiempo. Desde la década de 1950 hasta 2019, la producción mundial de plástico aumentó 230 veces. Una cantidad significativa de esa producción termina en el ambiente. Cada año, solo Estados Unidos produce 37.83 millones de toneladas métricas de residuos plásticos.

Organizaciones y grupos ambientales como The Ocean Cleanup están haciendo su parte para frenar la cantidad de residuos plásticos que irreversiblemente ingresan a nuestros ecosistemas y cadenas alimentarias, pero su capacidad es limitada. Es por eso que se ha puesto mucho énfasis en el descubrimiento de diversas especies animales que pueden consumir y descomponer plásticos de forma natural en los últimos años, presentando a la humanidad otra herramienta potencial para abordar este creciente problema ambiental.

Recientemente, investigadores en Kenia han descubierto una especie de larvas de tenebrio que pueden descomponer el poliestireno, uno de los tipos de plástico más difíciles de biodegradar. Estos insectos, conocidos científicamente como Alphitobius diaperinus, no solo consumen el material sino que parecen procesarlo de una manera que algún día podría ayudar a los investigadores a llevar la biodegradación efectiva de plásticos a gran escala. Sorprendentemente, el tenebrio es solo una de varias especies de insectos a las que los científicos están prestando cada vez más atención para destacar cómo podrían ayudarnos a excavar —o comer— nuestra salida del dilema del plástico en el que nos hemos metido.

Cómo las larvas africanas devoran el plástico

Publicado en septiembre de 2024 en Scientific Reports, un estudio reciente reveló que las larvas de tenebrio en Kenia pueden consumir poliestireno, el componente clave de los vasos de espuma de poliestireno y el material de embalaje, sin sufrir daños significativos. Los investigadores alimentaron a diferentes grupos de larvas con tres dietas separadas durante más de un mes: una exclusivamente de poliestireno, una de salvado y otra de una mezcla de plástico y salvado. Las que comieron la mezcla lograron descomponer mayores cantidades de plástico y sobrevivieron en mayor número, demostrando que una dieta variada es necesaria para que sean efectivas.

Significativamente, las larvas que comieron solo plástico lograron sobrevivir, pero fueron menos efectivas en la descomposición del plástico. Esto indicó la importancia del microbioma intestinal de las larvas en el proceso. Bacterias especializadas en el sistema digestivo de las larvas, incluyendo Proteobacteria y Firmicutes, pueden adaptarse a entornos cambiantes y son capaces de descomponer una variedad de sustancias complejas. Específicamente, Kluyvera, Klebsiella y Citrobacter, géneros de bacterias conocidas por su capacidad para producir enzimas que pueden digerir plásticos sintéticos, también fueron comunes en el tracto digestivo del insecto.

La presencia de estas bacterias indica que las larvas mismas no son las que realizan el trabajo pesado para descomponer el poliestireno, sino que la capacidad de su microbioma intestinal para adaptarse a sustancias cambiantes, incluidos los plásticos, es responsable del notable fenómeno. Los autores del estudio afirman que aislar estas bacterias y las enzimas que producen podría ser la clave para crear soluciones microbianas capaces de abordar el problema del plástico a escala algún día.

Las moscas soldado negras entran en acción

Las larvas de mosca soldado negra, un insecto ya famoso por su capacidad de bioconvertir una gama de residuos orgánicos, podrían ofrecer una nueva promesa para abordar el problema del plástico. Un estudio reciente publicado en la revista Microbiome ha revelado que las larvas, aunque no pueden consumir plástico directamente, tienen el potencial de servir como “bioincubadoras” que pueden aislar cepas microbianas clave y enzimas para ayudar en los esfuerzos de biodegradación del plástico en el futuro. El papel de dicha biología sintética —utilizando metodologías biotecnológicas para diseñar nuevos sistemas químicos con un objetivo determinado— podría ser crucial para combatir eficazmente la crisis mundial del plástico.

En el estudio, el equipo de investigación cultivó poblaciones de larvas con dietas de polietileno y poliestireno, lo que aumentó la cantidad de Actinobacteria en el microbioma intestinal del insecto. Este filo bacteriano es conocido por su capacidad para degradar el plástico. Igualmente importante, los genes de alcano hidroxilasa y monooxigenasa —las enzimas responsables de descomponer los hidrocarburos saturados encontrados en los plásticos— se enriquecieron notablemente en los grupos que se alimentaron de plásticos.

Esta investigación brinda un apoyo adicional al hecho de que la oxidación, la reacción química entre el oxígeno y los polímeros en los plásticos, es vital para los pasos iniciales de la degradación efectiva del plástico. También subraya un cambio emocionante: en lugar de depender únicamente de las capacidades de consumo natural de un insecto, los científicos están comenzando a observar más de cerca cómo aprovechar su entorno microbiano para pionerar nuevos métodos para abordar las montañas de residuos plásticos del mundo.

La saliva de la polilla de la cera podría ser la clave

Los gusanos de la cera son la forma de oruga de varias especies de polillas de la cera. Con solo unos pocos milímetros (0.1 pulgadas) de largo al nacer, crecen hasta aproximadamente tres centímetros (poco más de una pulgada) antes de pasar a su siguiente etapa del ciclo de vida. Los gusanos tienen el hábito de alimentarse de cera de abejas, pero también tienen la capacidad de degradar el polietileno, uno de los plásticos más utilizados.

Un estudio publicado en Nature Communications en 2022 revela que el secreto del gusano de la cera reside en su saliva. Los investigadores identificaron dos enzimas en la saliva del gusano capaces de descomponer el polietileno a temperatura ambiente. Lo que es aún más alentador es que las enzimas comienzan a actuar en cuestión de horas, un marcado contraste con los siglos que suele tardar el plástico en degradarse por sí solo.

Los científicos no están seguros de por qué la saliva del gusano contiene las enzimas necesarias para hacer esto, pero sospechan que las enzimas evolucionaron para ayudar a los gusanos a digerir la cera de abejas. También pudieron producir soluciones puras de las proteínas encontradas en la saliva del gusano de la cera, las cuales fueron efectivas en la descomposición de los plásticos en los que se probaron. Si se lleva a escala, la saliva del insecto podría usarse como un primer paso en la degradación de residuos plásticos, que luego podrían ser descompuestos aún más por una variedad de microbios encontrados en los microbiomas intestinales de otros insectos como las larvas de tenebrio y de mosca soldado negra.

Escarabajos tenebrionidos al rescate

Los escarabajos tenebrionidos, particularmente de la familia Tenebrionidae, son otro actor en la obra de la degradación del plástico, y —sorpresa— son sus larvas las verdaderas heroínas. En 2020, investigadores publicaron un estudio en Applied and Environmental Biology sobre Plesiophthalmus davidis, una especie de escarabajo tenebrionido indígena del este de Asia. La forma larvaria del escarabajo pudo sobrevivir estrictamente con espuma de poliestireno durante 14 días.

En un tema recurrente, el microbioma intestinal de las larvas fue responsable de esta habilidad. Los investigadores descubrieron que las bacterias del género Serratia aumentaron seis veces durante el tiempo en que las larvas se alimentaron del poliestireno. A diferencia de los diversos tipos de bacterias encontradas en los microbiomas intestinales de otras larvas con habilidades similares, solo seis especies diferentes de bacterias estuvieron presentes en el microbioma de esta especie particular de insecto.

La investigación constituyó el descubrimiento de otro insecto y cepa bacteriana capaces de degradar el plástico que los científicos podrían utilizar algún día en estrategias y soluciones de gestión de residuos.

El futuro de los insectos y la degradación del plástico

Los insectos y sus microbiomas están emergiendo cada vez más como aliados improbables pero esenciales en la lucha contra la contaminación por plástico. Una revisión exhaustiva de la literatura científica destaca que numerosas especies de insectos, particularmente larvas, albergan sistemas digestivos con capacidades enzimáticas para descomponer los plásticos.

Sin embargo, los científicos también han notado que la promesa de estos insectos y sus compañeros bacterianos aún no se ha traducido en avances significativos para ayudar a la crisis mundial de residuos plásticos. Y si bien los investigadores enfatizan la necesidad de integrar tales capacidades naturales en soluciones a escala industrial a través de la biología sintética y la ingeniería microbiana, complementando los métodos de reciclaje existentes en el proceso, esa realidad sigue siendo un sueño distante.

Cuanto más aprendemos sobre estas especies de insectos, más se nos recuerda la importancia crítica de la biodiversidad para abordar los desafíos globales, que es solo una de las razones por las que los científicos se esfuerzan por traer de vuelta de la extinción a animales como el tigre de Tasmania y hacer todo lo posible para restaurar un mundo natural que se encuentra alterado. A medida que la investigación continúa, las pequeñas criaturas que son consideradas plagas en muchas partes del mundo podrían tener la clave para un futuro más sostenible.