Micorremediación

Micorremediación

"Los hongos llevan 1,300 millones de años resolviendo problemas que la humanidad apenas comienza a plantear."

¿Qué es la micorremediación?

La micorremediación es el uso de hongos — y especialmente de su micelio — para descomponer, neutralizar o transformar contaminantes en el suelo, el agua y el aire. Es una rama de la biorremediación (uso de organismos vivos para limpiar ambientes contaminados) y una de las áreas de investigación más prometedoras de la micología aplicada.

Los hongos son los grandes recicladores de la Tierra. Durante millones de años han evolucionado enzimas extraordinariamente potentes — lacasas, manganeso peroxidasas, lignin peroxidasas — capaces de descomponer materiales de alta complejidad molecular: lignina de la madera, quitina de insectos, celulosa de plantas. Esta misma capacidad enzimática es lo que los hace capaces de atacar estructuras moleculares de contaminantes industriales que resultan prácticamente inertes para otros organismos.

Cómo funciona: el micelio como red de limpieza

El micelio — la red de filamentos microscópicos que forma el cuerpo vegetativo del hongo — puede extenderse por metros o kilómetros dentro del suelo. Esta arquitectura de red le permite:

  1. Colonizar el suelo contaminado de forma masiva y tridimensional
  2. Secretar enzimas extracelulares directamente sobre los contaminantes
  3. Descomponer moléculas complejas en compuestos más simples y menos tóxicos
  4. Bioacumular metales pesados dentro de sus células, extrayéndolos del suelo
  5. Crear condiciones para que bacterias y otros microorganismos completen el proceso de degradación

En muchos casos, los hongos no actúan solos: crean una comunidad microbiana en torno a su micelio (la "micosfera") que amplifica el efecto de remediación varias veces.

Tipos de micorremediación

1. Micodegradación

Descomposición directa de contaminantes orgánicos por las enzimas del hongo. Los hongos de pudrición blanca — Phanerochaete chrysosporium, Trametes versicolor (Cola de Pavo), Pleurotus ostreatus (Seta ostra) — son los más estudiados y eficaces para este proceso.

Contaminantes que pueden degradar:

  • Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) — del petróleo y combustibles
  • Plaguicidas organoclorados (DDT, lindano, clordano)
  • Explosivos (TNT, RDX)
  • Colorantes industriales (especialmente de la industria textil)
  • Fenoles y clorofenoles
  • Bisfenol A (BPA) y otros disruptores endocrinos
  • Fármacos y productos farmacéuticos en agua residual

Referencia clave: Pointing, S.B. (2001). Feasibility of bioremediation by white-rot fungi. Applied Microbiology and Biotechnology, 57(1–2), 20–33. doi:10.1007/s002530100745

2. Micoacumulación (biosorción de metales pesados)

Los hongos pueden absorber y concentrar metales pesados — plomo, cadmio, arsénico, mercurio, cromo — dentro de su biomasa. Esto no destruye el metal (los metales no son biodegradables) pero los extrae del suelo y el agua, concentrándolos en la biomasa fúngica que luego puede retirarse y tratarse de forma controlada.

Especies eficaces: Aspergillus niger, Rhizopus arrhizus, Saccharomyces cerevisiae, y varias especies de Penicillium.

Referencia: Gadd, G.M. (2010). Metals, minerals and microbes: geomicrobiology and bioremediation. Microbiology, 156(3), 609–643. doi:10.1099/mic.0.037143-0

3. Micofiltración

Uso del micelio como filtro físico y biológico para tratar agua contaminada con patógenos, sedimentos y contaminantes. Paul Stamets documentó el uso de micelio de Stropharia rugosoannulata para filtrar agua de escorrentía agrícola contaminada con coliformes fecales (E. coli), con reducciones de hasta el 100% en condiciones óptimas.

Referencia: Stamets, P. et al. (2013). Mycofiltration biotechnology for on-site processing of streptomycin-and oxytetracycline-laden effluents generated from the Pacific oyster. Ecological Engineering, 53, 293–297. doi:10.1016/j.ecoleng.2012.12.018

4. Micorestauración de suelos

Además de degradar contaminantes, los hongos micorrízicos pueden restaurar la estructura y fertilidad de suelos degradados. Al colonizar las raíces de las plantas, mejoran la absorción de agua y nutrientes, aumentan la resistencia a patógenos y aceleran el establecimiento de vegetación en zonas erosionadas o perturbadas.

Casos de aplicación documentados

Petróleo y diesel — el caso del ejército de EE.UU.

En uno de los primeros experimentos a gran escala de micorremediación, Paul Stamets trabajó con el Departamento de Defensa de EE.UU. en parcelas de suelo contaminado con diesel. Las parcelas tratadas con micelio de Stropharia rugosoannulata mostraron una reducción de hidrocarburos del 97% en ocho semanas, comparado con un 11% en las parcelas control no tratadas. Además, la biomasa fúngica atrajo insectos, que a su vez atrajeron pájaros, generando un ecosistema en recuperación visible.

Referencia: Stamets, P. (2005). Mycelium Running: How Mushrooms Can Help Save the World. Ten Speed Press, cap. 15.

Colorantes textiles — India y Bangladesh

La industria textil es una de las más contaminantes del planeta, descargando aguas residuales con colorantes sintéticos de difícil degradación. Estudios en India y Bangladesh han documentado la eficacia de Trametes versicolor (Cola de Pavo — uno de los hongos en nuestra línea de suplementos) para decolorar y detoxificar efluentes textiles a través de su sistema enzimático de lacasas.

Referencia: Wesenberg, D. et al. (2003). White-rot fungal production of oxidative enzymes and their application in environmental remediation. Applied Microbiology and Biotechnology, 60(3), 212–225. doi:10.1007/s00253-002-1152-1

Plásticos: la frontera más reciente

En 2011, un equipo de la Universidad de Yale descubrió que Pestalotiopsis microspora, un hongo del Amazonas, puede degradar poliuretano incluso en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno). Desde entonces, múltiples investigaciones han encontrado hongos capaces de atacar distintos tipos de plástico, incluyendo polietileno y PET.

En 2017, el estudiante universitario alemán Katharina Unger desarrolló la primera silla hecha de micelio — el hongo descomponiendo desechos agrícolas y siendo luego "matado" con calor para formar una estructura rígida y biodegradable — demostrando que los hongos pueden ser tanto la solución al residuo como el material alternativo al plástico.

Referencia: Russell, J.R. et al. (2011). Biodegradation of polyester polyurethane by endophytic fungi. Applied and Environmental Microbiology, 77(17), 6076–6084. doi:10.1128/AEM.00521-11

Radiación nuclear — Chernóbil

Tal vez el caso más sorprendente: en 1991, investigadores soviéticos descubrieron hongos negros creciendo dentro del reactor dañado de Chernóbil, donde los niveles de radiación son letales para prácticamente cualquier forma de vida. Los hongos, en lugar de morir, parecían crecer hacia la fuente de radiación. Estudios posteriores revelaron que estos hongos (principalmente Cladosporium sphaerospermum y Cryptococcus neoformans) son "radiotróficos": utilizan la melanina de su pared celular para convertir la radiación gamma en energía química, de forma análoga a la fotosíntesis.

Esta capacidad tiene implicaciones enormes para la descontaminación de zonas de accidentes nucleares y, potencialmente, para la protección de astronautas en el espacio.

Referencia: Dadachova, E. et al. (2007). Ionizing Radiation Changes the Electronic Properties of Melanin and Enhances the Growth of Melanized Fungi. PLOS ONE, 2(5), e457. doi:10.1371/journal.pone.0000457

Micomateriales: el hongo como alternativa al plástico

La micorremediación no es la única aplicación industrial de los hongos. En los últimos años ha emergido un campo paralelo: los micomateriales — materiales fabricados con micelio como componente principal.

Empresas como Ecovative Design (EE.UU.) y Mogu (Italia) han desarrollado materiales de construcción, empaques y cuero vegetal hechos de micelio que son biodegradables, resistentes al fuego, aislantes térmicos y acústicos — con una huella de carbono radicalmente menor al plástico o el poliestireno expandido (unicel).

El proceso es simple en concepto: el micelio coloniza un sustrato de residuos agrícolas (paja, cascarilla de arroz, fibra de maíz), se moldea en la forma deseada, y luego se detiene su crecimiento con calor, obteniendo un material rígido, ligero y completamente compostable.

Referencias:

México y la micorremediación

En México, la investigación en micorremediación está creciendo, aunque aún está mayoritariamente confinada a universidades y centros de investigación. El Instituto de Biología de la UNAM, el CINVESTAV y varias universidades estatales han publicado estudios sobre el potencial de hongos nativos mexicanos para remediar suelos contaminados con metales pesados (especialmente en zonas mineras de Zacatecas, Sonora y Guerrero) e hidrocarburos (en Veracruz y el Golfo de México).

El reto en México, como en muchos países en desarrollo, es cerrar la brecha entre el laboratorio y la aplicación a campo. La micorremediación requiere un conocimiento profundo de las especies locales, del tipo de contaminante y de las condiciones del suelo — conocimiento que a menudo existe en las comunidades indígenas que han observado cómo los hongos transforman la materia orgánica durante siglos, pero que no siempre dialoga con la ciencia académica.

Simbiosis cree que ese diálogo — entre el conocimiento indígena y la ciencia micológica — es uno de los puentes más importantes que el reino fungi puede tender.

Para seguir aprendiendo

  • Stamets, P. (2005). Mycelium Running: How Mushrooms Can Help Save the World. Ten Speed Press. Cap. 15: Mycoremediation.
  • Singh, H. (2006). Mycoremediation: Fungal Bioremediation. Wiley-Interscience. doi:10.1002/9780470451267
  • Gadd, G.M. (ed.) (2006). Fungi in Biogeochemical Cycles. Cambridge University Press. doi:10.1017/CBO9780511550522
  • Película: Fantastic Fungi (2019), dir. Louie Schwartzberg. fantasticfungi.com
  • TED Talk — Paul Stamets: 6 ways mushrooms can save the world (2008). Ver en TED.com
  • Index Fungorum: indexfungorum.org