Amando Flores, Universidad Pablo de Olavide y Inés Canosa, Universidad Pablo de Olavide

En los últimos años, el uso masivo de medicamentos en todo el mundo ha generado un problema importante de contaminación ambiental nada fácil de resolver.

Cada día, millones de personas consumen fármacos como analgésicos, antiinflamatorios, antibióticos o antidepresivos. Una vez ingeridos, muchos de estos compuestos no se eliminan completamente en el organismo y son excretados en su forma original o como derivados activos. Estos residuos farmacéuticos acaban llegando a las aguas residuales y generan contaminación invisible, pero persistente.

Aunque las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) están diseñadas para eliminar contaminantes orgánicos convencionales, muchas de estas moléculas farmacéuticas escapan a los procesos de depuración habituales. Como consecuencia, podemos encontrar residuos de fármacos en ríos, lagos y acuíferos, incluso tras el tratamiento en las EDAR. Desde estas aguas, los compuestos pueden incorporarse al suelo, ser absorbidos por las plantas o acumularse en los organismos acuáticos. Su presencia en la naturaleza, incluso en concentraciones muy bajas, genera riesgos ecológicos significativos.

Fármacos en el medio ambiente: una amenaza silenciosa

A diferencia de otros tipos de contaminantes, los medicamentos son compuestos diseñados para actuar sobre los seres vivos. Cuando llegan al agua, ríos o pantanos, pueden alterar las funciones vitales o el comportamiento de microorganismos, plantas y animales del entorno.

Por ejemplo, se ha observado que ciertos antidepresivos afectan al comportamiento de los peces, que los antibióticos contribuyen a que aparezcan bacterias resistentes y que los antiinflamatorios como el diclofenaco pueden ser letales para aves carroñeras.

Esto ha llevado a clasificar los residuos farmacéuticos como contaminantes emergentes, un grupo de sustancias químicas que, aunque no están reguladas de forma estricta en muchas legislaciones, tienen un impacto ambiental considerable. Ante este desafío, la ciencia busca nuevas soluciones para mitigar su acumulación y propagación en el entorno.

Una forma de eliminarlos es usar a microorganismos para que los biodegraden, es decir, que los descompongan al usarlos como alimentos y fuentes de energía.

El potencial de los microorganismos

Los microorganismos, especialmente las bacterias, son una de las formas de vida más versátiles del planeta. Son los organismos más antiguos que existen y están presentes en prácticamente todos los ecosistemas de la Tierra, desde los ambientes más templados hasta los más extremos, como fuentes hidrotermales, desiertos o regiones polares. Esta capacidad de adaptación se debe en gran parte a su extraordinaria plasticidad metabólica: pueden utilizar una gran diversidad de compuestos como fuente de carbono y energía.

Además, los microorganismos no viven de forma aislada, sino formando comunidades complejas. En estas se comunican, intercambian sus propios genes y se adaptan de forma colectiva a las nuevas condiciones.

Esta cooperación metabólica les permite degradar compuestos naturales, pero también sustancias fabricadas por el ser humano, como los medicamentos. Estos compuestos no existían en la naturaleza hace apenas unas décadas, pero muchas bacterias se han adaptado para desarrollar mecanismos para asimilarlas y eliminarlas del medio ambiente.

Adaptación microbiana en el laboratorio

Una de las posibilidades para combatir esta contaminación es aprovechar esas capacidades naturales de los microorganismos. En el laboratorio, es posible simular las condiciones adecuadas para que ciertas bacterias evolucionen y se adapten para degradar fármacos específicos.

Para ello, se toman muestras ambientales con microorganismos, por ejemplo, de lodos de estaciones depuradoras, para cultivarlos en el laboratorio en condiciones donde la única fuente de carbono y energía disponible es un fármaco determinado. De este modo, solo las bacterias que logran usar ese medicamento para sobrevivir se seleccionan y multiplican, mientras que las otras desaparecen.

Durante este proceso, que puede durar semanas o incluso meses, la comunidad microbiana experimenta cambios tanto en la composición como en la abundancia de sus especies. Además, se producen modificaciones genéticas, ya que los microorganismos pueden intercambiar material genético entre sí. Esto activa nuevas rutas metabólicas y optimiza las funciones necesarias para la eliminación del medicamento. Como resultado, se forma un consorcio bacteriano especializado, capaz de degradar de manera más eficiente fármacos comunes como el ibuprofeno, el naproxeno, el sulfametoxazol y el ciprofloxacino.

Biofiltros para depuradoras

Una vez obtenidos estos consorcios bacterianos, el siguiente paso es su aplicación práctica. Entre las estrategias más prometedoras destaca el diseño de biofiltros que pueden integrarse directamente en las EDAR. Estos biofiltros contienen las comunidades microbianas seleccionadas y se incorporan como una etapa adicional del tratamiento, mejorando la eficiencia en la eliminación de fármacos y otros contaminantes.

Además, el estudio de los genes y rutas metabólicas implicadas en la degradación de cada fármaco permite el diseño de consorcios “a la carta” mediante la selección de bacterias con funciones complementarias capaces de actuar sobre un conjunto concreto de contaminantes. Esto abre la puerta al desarrollo de tecnologías de depuración adaptables y personalizables, que pueden amoldarse a las características particulares de los compuestos contaminantes presentes en una región o una industria determinada.

Una herramienta poderosa y natural

La presencia de fármacos en el medio ambiente es un problema complejo que requiere soluciones innovadoras y sostenibles. Afortunadamente, los microorganismos nos ofrecen una herramienta poderosa y natural para enfrentarlo. Comprender y aprovechar su capacidad para biodegradar contaminantes puede ayudar a proteger los ecosistemas.

Además, esta estrategia supone una visión más integrada y ecológica de la gestión de residuos en la sociedad moderna. La biotecnología microbiana promete desempeñar un papel clave en la evolución hacia una economía circular y respetuosa con el entorno.

Amando Flores, Profesor Titular de Microbiología de la UPO e Investigador en el CABD, Universidad Pablo de Olavide y Inés Canosa, Profesora Titular en Microbiología en la UPO. Investigo en el CABD, Universidad Pablo de Olavide

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.