La patrulla ambiental
Por lo general, cuando hablamos de microbios lo hacemos en términos negativos.
Casi siempre hablamos de ellos como generadores de enfermedades, de infecciones, como agentes de muerte…
Pero no siempre es así.
En realidad, en la mayoría de los casos sucede todo lo contrario.
Los microbios, o al menos la mayor parte de ellos, son nuestros protectores ambientales, nuestros primeros depuradores naturales. En conjunto, conforman algo así como una “patrulla ambiental” encargada de eliminar buena parte de los contaminantes que nosotros mismos generamos como resultado de nuestras actividades.
Las aguas residuales de nuestras casas, nuestros pueblos y ciudades, y nuestras industrias están cargadas de sustancias contaminantes. Sustancias que pueden ser nocivas tanto para nuestra salud como para la salud de los ecosistemas a los que se vierten.
Sin embargo, esos mismos contaminantes son, para muchas bacterias, un excelente alimento.
A lo largo de su evolución las bacterias, que seguramente fueron los primeros seres vivos que se desarrollaron en el planeta, han inventado las más diversas vías metabólicas, algo que les permite alimentarse casi de cualquier cosa. También de lo que nosotros consideramos sustancias contaminantes.
En las zonas en las que la concentración de vertidos contaminantes es alta, especialmente si son vertidos urbanos cargados de materia orgánica, las poblaciones de bacterias pueden llegar a crecer enormemente debido a la gran cantidad de alimento de que disponen. Y ellas mismas pueden llegar a convertirse en un problema para el ecosistema y provocar el fenómeno conocido como eutrofización del agua, situación que provoca la desaparición del oxígeno del agua y, en consecuencia, la desaparición de la vida en su seno.
Pero en la naturaleza, donde hay una fuente de alimento siempre aparece algún organismo capaz de aprovecharla. Y las bacterias constituyen una de las principales fuentes de alimento para otros organismos que siempre aparecen en estos ecosistemas acuáticos: los protozoos ciliados.
Ciliados como los del género Spirostomum forman densas poblaciones en las aguas ricas en bacterias.
Pese a estar formados por una única célula, estos protozoos pueden llegar a medir más de tres milímetros de longitud, lo que los convierte en unos gigantes entre los ciliados. Su cuerpo alargado está completamente recubierto de cilios y se puede contraer a gran velocidad, por lo que pueden cambiar de tamaño en milésimas de segundo.
Junto a Spirostomum aparece otros de los grandes depuradores del agua.
Se trata de otro protozoo gigante llamado Stentor.
Stentor es un ávido devorador de bacterias que puede medir más de dos milímetros de longitud cuando está completamente extendido y muestra una inconfundible y característica forma de trompeta.
Existen diferentes especies de este mismo género, y algunas de ellas presentan una bella coloración rosada debido a un pigmento llamado estentorina que acumula en pequeños gránulos en el interior de la célula.
Sin duda, el más conocido de todos estos ciliados filtradores que eliminan el exceso de bacterias de las aguas es Paramecium.
Su característica forma le ha valido el sobrenombre de “ciliado zapatilla”, y debido a la facilidad con la que se puede cultivar en el laboratorio, es uno de los organismos en el que se estudian muchas de las características de los organismos unicelulares, es decir, se ha convertido en un “organismo modelo”.
Durante mucho tiempo, tanto Paramecium como otros de los protozoos ciliados que lo acompañan se conocían con el nombre de “infusorios” debido a que fueron observados por primera vez por Anton van Leewenhoek, considerado en ocasiones como el padre de la microbiología, con sus rudimentarios microscopios en infusiones de heno.
El mar no solo es el receptor final de toda el agua, limpia o sucia, del planeta, sino también su principal depurador.
El permanente ir y venir de las olas sobre la arena de la playa, o su constante batir contra las rocas de la costa, provoca la aparición de la característica espuma, que oxigena el agua y facilita la eliminación de muchas de las sustancias contaminantes.
Y en el mar, igual que sucedía en las aguas continentales, también existen organismos que se dedican a depurar el agua.
Entre ellos que se pueden encontrar representantes de los más variados grupos.
Uno de los grupos más abundantes es el formado por ciliados como estos de la familia de los traquelocércidos.
Estos ciliados poseen una forma alargada y son extraordinariamente flexibles, y los científicos los han clasificado como integrantes de la meiofauna debido a su capacidad para habitar en los huecos que quedan entre los granos de arena de las playas.
Euplotes es otro de los ciliados frecuentes en estos entornos.
Su forma es más bien redondeada, son muy poco flexibles y sus cilios no recubren toda la superficie de la célula, como sucedía con los ciliados que hemos citado anteriormente, sino que se concentran en forma de penachos llamados cirros cuyo aspecto y funcionalidad recuerdan enormemente a las patas de algunos insectos.
Además de protozoos ciliados, en estas aguas cercanas a la costa viven urocordados, también llamados tunicados.
Tanto las formas planctónicas como Oikopleura, como las especies sésiles y bentónicas que pasan toda su vida de adultos fijados en las rocas, eliminan una enorme cantidad de bacterias y restos orgánicos que constituyen su alimento principal, y devuelven el agua limpia y libre de esos elementos nocivos.
Aferrados a las rocas viven también los briozoos, conocidos como “animales musgo” debido a que el aspecto de sus colonias recuerda a la cubierta de musgo de los bosques. Sus delicados tentáculos están recubiertos de finos pelillos cuyo movimiento acompasado crea corrientes que conducen a las bacterias, las microalgas y las partículas de materia orgánica del agua hasta su boca.
En general, los contaminantes son más peligrosos por su concentración que por sus propias características físicas y químicas.
Los pueblos y ciudades, así como los polígonos industriales provocan una enorme concentración de vertidos contaminantes. Y los ecosistemas naturales no son capaces de soportar esa concentración, lo que en términos técnicos se denomina “carga”. Entonces todo el ecosistema colapsa.
Para evitarlo y, como casi siempre, copiando a la naturaleza, hemos creado ecosistemas controlados capaces de depurar nuestros deshechos.
A esos ecosistemas recreados los denominamos depuradoras.
Tal como explica el Dr. Jordi Guimerà, especialista en biorremediación y descontaminación de suelos, “microorganismos, como las bacterias, hongos u otros microbios, utilizan los contaminantes presentes en el agua y los degradan como forma de su proceso de alimentación.
Este proceso, que ocurre de forma natural, es lo que conocemos como biorremediación.
Aunque es un proceso que ocurre de forma natural, nosotros podemos reproducirlo artificialmente, como es el caso de algunas depuradoras.
Uno de los tipos de depuradoras que mejor imitan a los sistemas naturales es el que se basa en el sistema de lagunaje, con plantas como el carrizo, que acompañadas del sistema microbiano eliminan la carga de contaminantes del agua residual y la transforman en un producto completamente libre de contaminantes, apto para ser vertido al río o al cauce natural.
Este es un proceso que es relativamente lento, que requiere de un cierto espacio para el crecimiento de las colonias bacterianas y que debe adaptarse en cada caso a la carga contaminante que lleve el flujo de agua.
Los contaminantes no siempre están ni en el agua residual ni en las aguas superficiales. A menudo, como resultado de accidentes o de vertidos, están presentes en el suelo, y del suelo pasan a las aguas subterráneas, a los acuíferos.
Los tipos de contaminantes son los mismos, son disolventes orgánicos, hidrocarburos, pesticidas, incluso microplásticos, que también se han encontrado recientemente en aguas subterráneas.
El proceso que tenemos para utilizar la presencia de bacterias como fuente de descontaminación de las aguas subterráneas es el mismo. Aplicamos un sustrato orgánico en profundidad, para que las bacterias utilicen los contaminantes para alimentarse y, así, degradarlos.
Cuando desaparecen los contaminantes desaparecen también las colonias bacterianas y el resultado es tanto un suelo como unas aguas subterráneas libres de esa carga contaminante.
El proceso no es sencillo y, sobre todo, es lento. Además, en el caso de los acuíferos o del suelo, depende mucho de las condiciones naturales, como puede ser el pH del suelo, la temperatura, incluso la presencia de otros microorganismos que pueden competir con las bacterias que nos interesan por el sustrato orgánico. Por este motivo, hay que hacer ensayos de laboratorio para escoger la mejor colonia de bacterias y el mejor sustrato orgánico para esas bacterias, de tal manera que nos permita dimensionar un ensayo piloto.
El ensayo piloto lo que hace es una pequeña implementación en el terreno para probar lo que hemos obtenido en el laboratorio, a ver si es posible llevarlo a escala mayor. Y una vez calibrado el ensayo piloto, lo que hacemos es dimensionar el proyecto de descontaminación.
Con esto obtenemos unas aguas subterráneas y unos suelos descontaminadas mediante un proceso que ocurre de forma natural.”
Existen muy diversos sistemas de depuración o biorremediación, pero todos ellos se basan en el aprovechamiento de las características naturales de los diversos organismos que forman parte del ciclo natural.
El sistema de depuración mediante filtros verdes o humedales artificiales es uno de los que mejor imitan la depuración que se lleva a cabo en los ecosistemas naturales.
Las plantas que cubren la superficie introducen sus raíces en las capas de gravas y sedimentos húmedos que rellenan las cubetas y permiten la penetración del aire hasta cierta profundidad.
Eso resulta fundamental para que se desarrollen las poblaciones de bacterias y otros microorganismos que son los que llevan a cabo la mayor parte de las labores de depuración de las aguas procedentes del vertido, en este caso urbano.
En el interior del lecho de grava y arena se desarrolla un ecosistema muy similar al que se puede establecer en un entorno natural.
El agua penetra entre los granos y crea las condiciones adecuadas para el crecimiento de las bacterias, que son las primeras en atacar y alimentarse de las sustancias contaminantes.
Unas bacterias metabolizan compuestos de nitrógeno, mientras que otras lo hacen con compuestos de fósforo o de carbono. De esta manera, mediante su actividad, eliminan buena parte de esos compuestos del agua.
En realidad, es como si en nuestras depuradoras cultivásemos microorganismos de la misma manera que hacemos con muchas plantas en nuestros campos.
La densidad de bacterias en estas aguas atrae a diversas especies de otros microorganismos, que ven en ellas una abundante comida y encuentran aquí un excelente ambiente en el que reproducirse.
Son ciliados como el pequeño Colpidium, que suele aparecer en grandes grupos, o la delicada Vorticella, con su inconfundible aspecto de campanilla diminuta y que recibe su nombre por los vórtices o remolinos que crean con los cilios que poseen en su parte anterior.
Gracias a esas corrientes las bacterias y otras partículas orgánicas del agua son arrastradas hacia la boca, donde inmediatamente son incluidas en una vacuola digestiva llena de enzimas que se podría considerar un pequeño estómago.
Todos estos ciliados son aquí extraordinariamente abundantes y mantienen a raya el posible crecimiento descontrolado de las poblaciones bacterianas.
Otros de los grandes filtradores y depuradores son los briozoos, grupo del que aparecen representantes tanto en las aguas marinas como en las dulces.
Si los observamos en el microscopio, su transparencia permite observar el interior de su estómago repleto de la comida que ha filtrado con sus tentáculos recubiertos de cilios.
Junto a los ciliados y los briozoos, aparecen otros grandes devoradores de bacterias: los rotíferos.
Se han descrito más de dos mil especies de estos animales, que no están formados por una sola célula como los protozoos ciliados, sino por muchas, y que poseen dos coronas de cilios alrededor de la boca que les confieren su característico aspecto de “batidora”.
Como sucede en cualquier ecosistema natural, en este recreado ecosistema artificial también la presencia de presas atrae a los depredadores, que mantienen el equilibrio en este entorno, ya que controlan las poblaciones del resto de los componentes del microecosistema.
Entre ellos se encuentran anélidos como Chaetogaster, cuya transparencia nos permite ver el alimento en su intestino, claramente compartimentado.
Muy abundantes son también aquí protozoos como las amebas, que se deslizan por la superficie de los granos de arena y grava, e incluso por las raíces de las plantas, alimentándose de las bacterias que encuentran a su paso.
A cierta profundidad, el oxígeno es menos abundante. Las bacterias y otros microorganismos han consumido buena parte de él en las capas superiores, de manera que las poblaciones bacterianas que se establecen a esta profundidad son muy distintas.
Entre las bacterias que viven en esta zona, en el estrecho límite entre la zona oxigenada y la carente de oxígeno, destacan las bacterias del azufre. Y entre ellas las bacterias filamentosas del género Beggiatoa, de movimientos son casi hipnóticos, que utilizan el sulfuro de hidrógeno, también llamado ácido sulfhídrico, para obtener la energía necesaria para vivir. Y como resultado, acumulan gránulos de azufre en el interior de sus células, algo que les proporciona su llamativo aspecto brillante.
Este enorme conjunto de organismos que actúan como diminutos filtros naturales, una patrulla ambiental que elimina casi todas las sustancias contaminantes del agua.
Y el resultado final de su actividad es que esa agua, inicialmente sucia y contaminada, puede volver a formar parte de los cauces naturales y de los acuíferos subterráneos sin suponer ningún peligro para los ecosistemas en los que se vierte.
Puedes ver el episodio “La patrulla ambiental” (25 minutos. V.O. en Español. Subtitulado en Inglés y Portugués) de nuestra serie “Planeta microbio” en este enlace:
https://caixaforumplus.org/v/la-patrulla-ambiental
