Un investigador de la University of Maryland y sus colegas descubrieron que el hongo Metarhizium robertsii elimina el mercurio del suelo alrededor de las raíces de las plantas y del agua dulce y salada. Los investigadores también modificaron genéticamente el hongo para amplificar sus efectos desintoxicantes del mercurio.
La contaminación del suelo y el agua por mercurio es una amenaza mundial para la salud pública. Este nuevo trabajo sugiere que el Metarhizium podría ser una forma barata y eficaz de proteger los cultivos en zonas contaminadas y remediar los cursos de agua cargados de mercurio.
El estudio, realizado por el profesor de entomología de la UMD, Raymond St. Leger, y por investigadores del laboratorio de su antiguo becario posdoctoral, Weiguo Fang (ahora en la Zhejiang University, en Hangzhou, China), se publicó en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) el 14 de noviembre de 2022.
St. Leger dijo en un comunicado:
“Este proyecto, dirigido por el Dr. Fang, descubrió que Metarhizium impide que las plantas absorban el mercurio. A pesar de estar plantada en un suelo contaminado, la planta crece normalmente y es comestible. Es más, el hongo por sí solo puede eliminar rápidamente el mercurio del agua dulce y salada”.
Metarhizium robertsii, el hongo que elimina el mercurio del suelo
El Metarhizium es un hongo casi omnipresente, y trabajos anteriores del laboratorio de St. Leger habían demostrado que coloniza las raíces de las plantas y las protege de los insectos herbívoros. Los científicos sabían que el Metarhizium suele ser uno de los únicos seres vivos que se encuentran en los suelos de lugares tóxicos como las minas de mercurio. Pero nadie había determinado antes cómo sobrevivía el hongo en suelos contaminados por mercurio, ni si eso tenía implicaciones para las plantas con las que el hongo suele convivir.
Crédito: Chengshu Wang and Yuxian Xia (WIkimedia Commons)
Leger y otros colegas habían secuenciado previamente el genoma del Metarhizium, y Fang observó que contiene dos genes muy similares a los presentes en una bacteria conocida por desintoxicar, o biorremediabilizar, el mercurio.
Para el estudio actual, los investigadores realizaron diversos experimentos de laboratorio y descubrieron que el maíz infectado con Metarhizium crecía igual de bien tanto si se plantaba en suelo limpio como en suelo cargado de mercurio. Es más, no se encontró mercurio en los tejidos vegetales del maíz cultivado en suelo contaminado.
A continuación, los investigadores modificaron genéticamente los hongos, eliminando los dos genes que eran similares a los de las bacterias que remedian el mercurio. Cuando repitieron sus experimentos, el Metarhizium modificado ya no protegía las plantas de maíz del suelo cargado de mercurio, y el maíz murió.
Para comprobar que los genes proporcionaban las cualidades desintoxicantes, los investigadores los insertaron en otro hongo que normalmente no protege al maíz del mercurio. El nuevo hongo modificado actuó como el Metarhizium, protegiendo a las plantas del suelo cargado de mercurio.
¡Puede eliminar el mercurio del agua dulce!
Los análisis microbiológicos revelaron que los genes en cuestión expresaban enzimas que descomponen las formas orgánicas altamente tóxicas del mercurio en moléculas inorgánicas de mercurio menos tóxicas. Por último, los investigadores modificaron genéticamente el Metarhizium para que expresara más genes desintoxicantes y aumentara su producción de enzimas desintoxicantes.
Maíz. Crédito: Ralphs_Fotos / Pixabay
En su experimento final, los investigadores descubrieron que podían eliminar el mercurio del agua dulce y salada en 48 horas mezclándolo con Metarhizium.
El siguiente paso será realizar experimentos sobre el terreno en China para ver si el Metarhizium puede convertir los entornos tóxicos en campos productivos para el cultivo de maíz y otras cosechas. Los métodos actuales para remediar los suelos contaminados exigen eliminar o neutralizar las toxinas de campos enteros antes de poder plantar nada. Esto puede ser muy caro y llevar mucho tiempo. Pero Metarhizium simplemente desintoxica el suelo que rodea inmediatamente las raíces de las plantas y evita que éstas absorban la toxina.
St. Leger agregó:
“Permitir que las plantas crezcan en entornos ricos en mercurio es una de las formas en que este hongo protege su hogar vegetal. Es el único microbio que conocemos con el potencial de ser utilizado así, porque las bacterias con las mismas capacidades genéticas para desintoxicar el mercurio no crecen en las plantas. Pero se puede imaginar simplemente sumergir las semillas en Metarhizium, y plantar cultivos que ahora están protegidos de los suelos ricos en mercurio”.
Además de su potencial como herramienta rentable para recuperar tierras contaminadas para la agricultura, el Metarhizium podría ayudar a eliminar el mercurio de los humedales y las vías fluviales contaminadas que están cada vez más amenazadas por la contaminación de mercurio a medida que el cambio climático y el deshielo del permafrost aceleran la liberación del metal tóxico en los suelos y los océanos.
Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences.
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