Especies nativas de San Juan para fitoremediar suelos contaminados con metales pesados

Cadmio, Cobre, Níquel, Plomo, Zinc y Mercurio, y metaloides como el Arsénico, son importantes contaminantes ambientales y su presencia en el suelo se ha convertido en una problemática ambiental. Pero asoma una solución eficiente, ecológica y de bajo costo: el uso de plantas y sus microorganismos asociados para la limpieza del ambiente.

Por Mg. Victoria Parera (*)

Los metales pesados, como el Cadmio (Cd), Cobre (Cu), Níquel (Ni), Plomo (Pb), Zinc (Zn) y Mercurio (Hg); y metaloides como el Arsénico, son importantes contaminantes ambientales y su presencia en el suelo afecta la calidad, fertilidad y estabilidad ecológica del suelo. Esto se ha convertido en una problemática ambiental que requiere ser atendida. La presencia de los metales pesados puede tener un origen natural (como por ejemplo, erupciones volcánicas, incendios, meteorización mineral), o también pueden generarse por actividades antropogénicas (realizadas por el humano) como depósitos de basura, minería a pequeña y gran escala, industria metalúrgica, agricultura e industria forestal (mediante el uso de plaguicidas, taninos, agroquímicos), y por la combustión de combustibles fósiles.

Si bien algunos metales (magnesio, hierro, níquel, cobre, entre otros) son esenciales para que los organismos puedan completar su ciclo de vida, cuando se encuentran en exceso tales propiedades químicas los pueden transformar en nocivos, así el límite entre dosis optima/exceso es una brecha muy delgada.

 

 

El resto de los metales presentes en la superficie terrestre que no son esenciales para el desarrollo de las plantas, como el cadmio, el mercurio o el plomo, entre otros, a bajas concentraciones pueden ser tóxicos, como no son biodegradables se acumulan en el ambiente. El proceso de bioacumulación se agrava en el tiempo; a través de las distintas cadenas tróficas, la incorporación de metales sufre un incremento a lo largo de los sucesivos eslabones (se acumulan en tejidos y órganos), en los organismos superiores es donde se encuentran los niveles contaminantes mayores. Este proceso continúa hasta que llega al consumo del ser humano.

La toxicidad por metales pesados incide sobre varios procesos fisiológicos y bioquímicos, genera síntomas en las plantas como la inhibición del crecimiento, necrosis, clorosis y marchitez en hojas, estrés oxidativo por sobreproducción de especies reactivas de oxígeno (EROs) que dañan membranas y pueden conducir a la muerte celular.

Las plantas desarrollan estrategias para poder tolerar el contaminante, como la activación del sistema de defensa antioxidante no enzimático (la síntesis de metabolitos captadores de radicales libres como glutation, flavonoides y carotenoides), activación del sistema de defensa antioxidante enzimáticos como catalasas, superóxido dismutasa entre otros, y también la acumulación de osmolitos (aminoácidos específicos como prolina y glicina), y agentes quelantes (que secuestran) como fitoquelatinas.

Limpieza del ambiente
La fitorremediación es una solución eficiente, ecológica y de bajo costo este problema. Se define como el uso de plantas y sus microorganismos asociados para la limpieza del ambiente mediante la degradación, acumulación y estabilización de los contaminantes. Esta tecnología puede beneficiar la estabilización y fertilidad del suelo, la producción de biomasa, la restauración de la microflora de la zona de la rizosfera, el secuestro de carbono y también ayuda a prevenir la erosión y lixiviación de metales.

Identificar especies
Para iniciar un programa de fitorremediación, un requisito básico es la identificación y elección de las especies vegetales con capacidad para tolerar y secuestrar el metal contaminante, que dependerá del metal y su concentración, la etapa de desarrollo de la especie.

Para diseñar e implementar de manera más efectiva una tecnología de fitorremediación sostenible es muy importante conocer y estudiar los mecanismos fisiológicos y bioquímicos que utiliza cada especie para responder a la presencia de un metal en particular. Otro aspecto a considerar es que las especies vegetales seleccionadas para fitorremediar se adapten a las condiciones ambientales de la zona a remediar; en este caso, las especies nativas son las más apropiadas, al mismo tiempo que se evita la introducción de especies exóticas y potencialmente invasoras que pueden generar un daño ecosistémico mayor.

 

Plantas nativas
El trabajo de tesis doctoral en Ciencias Agrarias que se desarrolla y que es dirigido por la Dra. Gabriela Feresin, tiene como objetivo evaluar la tolerancia y acumulación de metales pesados en especies nativas de las provincias fitogeográficas Altoandina y Puna para su potencial aplicación en fitorremediación. Hasta el momento se seleccionaron las especies nativas de la región Altoandina y Puna de la provincia de San Juan Adesmia pinifolia, Adesmia subterránea y Poa holciformis. Como la germinación es una etapa crucial para el establecimiento de una especie como potencial fitorremediadora, se estudió la germinación de las semillas de las especies seleccionadas en presencia de metales y metaloide (Cd, Ni, As y Hg).

En una segunda etapa, se analizó la emergencia, establecimiento y crecimiento de la plántula, para determinar si las especies son capaces de prosperar, ante un estrés, al estado de plántula desde el desarrollo de una semilla; y si en esta etapa son también capaces de remediar. 

Actualmente se está planificando la tercera etapa, donde las especies serán trasplantadas a macetas contaminadas con el metal pesado. Los resultados de esta etapa permitirán determinar si son capaces de tolerar y remediar metales pesados, con la proyección de establecer si es factible este proceso para futuras recomendaciones para fitorremediación.

En las etapas 2 y 3 se evalúan variables fisiológicas y bioquímicas como el sistema antioxidante, crecimiento, pigmentos fotosintéticos. Estos resultados permitirán conocer los mecanismos de desintoxicación y por lo tanto la tolerancia a los metales pesados. También se evaluará la acumulación de los metales pesados en órganos aéreos y en la raíz, lo que permitirá calcular la eficiencia de la fitorremediación y así diferenciar el comportamiento entre especies fitoextractoras o fitoestabilizadoras.

Hacia un trabajo de campo
Finalmente, los resultados obtenidos permitirán conocer si estas especies nativas tienen la capacidad de estabilizar o secuestrar metales pesados, como así también dilucidar los mecanismos que utilizan para ello. Así, en un futuro próximo, la proyección de este trabajo es evaluar en campo, puesto que estos ensayos se realizan en condiciones controladas en invernadero y laboratorio. La generación de estos conocimientos es de suma importancia y pueden ser otra alternativa para remediación de áreas contaminadas con metales pesados.

 

(*) Licenciada en Biología por la UNSJ – Magister en Manejo de Vida Silvestre por la Universidad Nacional de Córdoba – Becaria doctoral del CONICET con tareas en el Programa Investigación y Desarrollo de Productos Naturales Bioactivos, del Instituto de Biotecnología de la Facultad de Ingeniería de la UNSJ – Doctoranda en Ciencias Agrarias por la UNCuyo. El título de esa tesis doctoral en la Facultad de Ciencias Agrarias en la UnCuyo a la que alude este artículo en Revista la U es “Tolerancia al estrés por metales pesados en especies nativas de las provincias fitogeográficas Altoandina y Puna y su potencial aplicación en fitorremediación”.