Las cianobacterias, también conocidas como algas verde-azules pueden servir para diferentes usos humanos y ambientales. Una investigación de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) identificó nuevas especies de estas bacterias que tienen potencial para ser fuente alimentaria de proteína, ayudar a la descontaminación hídrica, producir biocombustibles e incluso ser insumo de tratamientos contra el cáncer.
Desde 2020 el biólogo Mohamed Toufic Darwich Cedeño ha estudiado estos microorganismos para su tesis doctoral en Biología, especialmente en dos grupos de cianobacterias presentes en Colombia: lasSynechococcales y las Oscillatoriales, trabajo dirigido por el profesor Luis Carlos Montenegro, coordinador del Laboratorio de Cultivo de Algas (LAUN) de la UNAL.
Estas bacterias son reconocidas como los microorganismos más antiguos del planeta capaces de realizar fotosíntesis y que pueden vivir en presencia de oxígeno; son altamente resistentes y se adaptan a condiciones extremas, por lo que han evolucionado y desarrollado mecanismos para protegerse.
Incluso se ha comprobado que las cianobacterias se adaptan a procesos industriales y químicos humanos, una capacidad aprovechada en varias investigaciones para producir compuestos de valor industrial como moléculas anticancerígenas, pigmentos para la industria cosmética y suplementos alimenticios, entre otros.
“Proponemos moléculas que pueden tener utilidad industrial y que podrían sustituir o convertirse en nuevos productos para nuestro día a día”, explica el biólogo Darwich respecto a los avances en su investigación sobre estas bacterias.
Exploración del potencial biotecnológico
El trabajo se realizó en el LAUN y en el Centro Interdisciplinario de Investigaciones Marinas y Ambientales (Ciimar) de Portugal, con el objetivo de profundizar en las propiedades de las cianobacterias. “La Colección de Algas y Cianobacterias LAUN cuenta con 84 especies de algas microscópicas, 40 de las cuales corresponden exclusivamente a cianobacterias”, comenta el investigador.
Los investigadores organizaron, agruparon y clasificaron los 40 microorganismos por medio de caracterización molecular, a través de la extracción del ADN, con lo que se hicieron comparaciones de los materiales genéticos.
En el desarrollo de la investigación se halló que 23 de las 40 cianobacterias autóctonas de Colombia son desconocidas para la ciencia, por lo que representan nuevos reportes de especies de microbiota. “Tenemos 8 nuevos registros de géneros, con 23 nuevas especies representantes pendientes por clasificar”, anota el investigador.
Posteriormente se extrajo el agua de los microrganismos logrando una deshidratación total que dejó como resultado las células con toda su composición química intacta y lista para proceder con distintos ensayos.
Luego se realizaron pruebas químicas para ver qué tantos carbohidratos, grasas y proteínas producen para así proponerlas como suplementos alimenticios o como materias primas para la fermentación y generación de diversos biocombustibles.
Aplicaciones industriales y avances médicos
El proyecto permitió identificar el potencial de las cianobacterias como fuente alimenticia, además de componentes que se podrían aprovechar para productos farmacéuticos.
Producción de proteínas y carbohidratos: después realizar el proceso de deshidratación se evidenció que al tomar 1 gramo de cianobacterias y aplicarle un reactivo para medir la producción de proteínas, este mostró un 70 % de rendimiento, convirtiendo este microrganismo en una fuente viable para el sector alimenticio. Además, al repetir el procedimiento para determinar la generación de carbohidratos se encontró que producen entre 55 y 60 %, haciéndolos útiles en la fermentación y generación de biocombustibles.
Pigmentos con capacidad antioxidante: las cianobacterias también producen pigmentos intensos que se pueden emplear en las industrias alimenticia, textil, cosmética y farmacéutica. Según la investigación, estos compuestos están presentes entre el 2 y 3 % de cada 100 gramos de peso seco, que además tienen capacidades antioxidantes que serían útiles en la elaboración de protectores solares, productos dermatológicos y sondas fluorescentes.
Tratamiento de aguas residuales
Las cianobacterias pueden crecer y alimentarse en aguas contaminadas, de hecho, se multiplican en cuerpos de agua con exceso de nutrientes. En la investigación se comprobó que algunas especies son capaces de resistir y expandirse en aguas residuales, por lo que serían un componente para la purificación natural.
Las pruebas de esta función de las cianobacterias mostraron una reducción del 67 % en nitratos y de 100 % en fosfatos, así como remoción de materia orgánica oxidable del 94,5 %, volviendo el agua potable. Además, “la materia prima para cultivarlas es gratis”, señala el investigador, es decir que las especies pueden constituir un sistema autosostenible que reduciría significativamente los costos de tratamiento de aguas.
Cáncer y regeneración celular
En la investigación también se realizaron pruebas en líneas celulares cancerígenas, las cuales demostraron que ciertos compuestos de las cianobacterias serían altamente efectivos en la reducción de tumores, por lo que tendrían potencial para tratamientos contra esta enfermedad.
Para el estudio se tomaron grupos de moléculas de las cianobacterias que se testaron con líneas derivadas de tumores cancerígenos de los huesos, y se observó una reducción del 63 % en osteosarcomas en solo 5 días de tratamiento. En el caso del cáncer de colon, las pruebas mostraron una reducción del 67 % en células cancerígenas.
Estos tratamientos no afectarían las células sanas, ya que los compuestos son selectivos con las células dañadas, lo que representaría una ventaja de usar en este tipo de medicación frente a las terapias invasivas tradicionales como las quimioterapias.
Así mismo, algunas de las cianobacterias promovieron la regeneración celular con un incremento de 121 % en la proliferación de células productoras de colágeno y otras proteínas esenciales para la piel, y además un 127 % de reproducción de las células de los vasos sanguíneos del cerebro, lo que serviría para la regeneración y la cicatrización.
