El hallazgo de que los nanoplásticos presentes en el agua fortalecen a las bacterias representa un riesgo para la salud pública, ya que estos microorganismos pueden desarrollar mayor resistencia a los desinfectantes usados en los sistemas de tratamiento y distribución de agua.
Según Jingqiu Liao, profesor adjunto de ingeniería civil y ambiental en Virginia Tech, esto plantea desafíos adicionales para proteger la salud humana: la presencia de nanoplásticos no solo expone a las personas a contaminantes, sino que también favorece la supervivencia de patógenos ambientales capaces de resistir la desinfección convencional, lo que podría influir en la propagación de enfermedades.
La investigación, publicada en Water Research por un equipo internacional liderado por Liao, analiza el efecto de los nanoplásticos en la formación de biopelículas bacterianas en sistemas de agua potable. El estudio destaca que el aumento de la resistencia mecánica y la tolerancia a desinfectantes de estas biopelículas compromete la eficacia de las plantas de tratamiento, facilitando la persistencia de microbios patógenos en las tuberías.
Por ello, el control sanitario no solo debe centrarse en eliminar plásticos o patógenos, sino también en enfrentar las resistencias que surgen de la interacción entre estos materiales y los microorganismos en ambientes acuáticos, indicó Liao en comunicación con Virginia Tech.
Los nanoplásticos son una fracción muy pequeña de los microplásticos, con tamaños entre uno y mil nanómetros, invisibles a simple vista. A diferencia de partículas más grandes, pueden atravesar barreras físicas y químicas de los sistemas de tratamiento y entrar en contacto con las comunidades microbianas que recubren tuberías y superficies de canales de agua potable.
Los investigadores exploraron cómo estas partículas fomentan la formación y el fortalecimiento de biopelículas, que son comunidades bacterianas que colaboran y producen una matriz protectora que las aísla del entorno.
Si bien las biopelículas pueden ser útiles en ciertos procesos de eliminación de contaminantes, cuando contienen bacterias patógenas como Escherichia coli o Pseudomonas aeruginosa representan un riesgo para el consumo humano. Además, estas estructuras pueden albergar virus bacteriófagos, cuya interacción con los nanoplásticos había sido poco estudiada hasta este trabajo.
Los resultados muestran respuestas complejas en biopelículas expuestas a nanoplásticos. Por un lado, las bacterias aumentan la comunicación interespecies y secretan compuestos que refuerzan la integridad y densidad de la biopelícula.
Por otro lado, el estudio observa que “los profagos se activan, destruyendo las células bacterianas en las que residen y originando nuevas partículas virales”, según el informe principal. Este ciclo viral incrementa el dinamismo genético y la adaptabilidad de la comunidad bacteriana.
Al mismo tiempo, las bacterias activan sistemas de defensa, como las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas (CRISPR), que les permiten atacar a los bacteriófagos mediante cortes en su material genético. Esta defensa antiviral contribuye a la robustez de la biopelícula y dificulta su eliminación.
La interacción entre nanoplásticos y microorganismos amplía los riesgos microbianos, pues, en palabras de Liao, “los nanoplásticos pueden aumentar la formación de biopelículas difíciles de erradicar en la superficie de algunos sistemas de tratamiento y distribución de agua”. Para las plantas de tratamiento, esto implica que métodos convencionales como la cloración u ozonificación pueden no ser suficientes, lo que obliga a reconsiderar los protocolos de purificación.
Según Liao en Virginia Tech, todavía se necesitan estudios para comprender los mecanismos moleculares que subyacen a estas respuestas ecológicas en biopelículas multispecie expuestas a nanoplásticos. Destaca además que los efectos de los microplásticos de mayor tamaño pueden diferir significativamente de los causados por nanoplásticos, ya que el tamaño de las partículas influye en la dinámica de bacterias y virus en el agua.
La experiencia de Liao en ecología microbiana y análisis metagenómico respalda su investigación en este campo emergente. Recientemente recibió una Beca de Escalamiento en la Facultad de Ingeniería para estudiar cómo procesos deterministas y estocásticos estructuran ecotipos bacterianos del suelo, tema que presentó en Nature Communications.
Las conclusiones principales del nuevo estudio, según el equipo en Water Research, subrayan la urgencia de considerar los riesgos microbianos asociados con los nanoplásticos transportados por el agua, además del peligro directo de estas partículas para la salud humana.
En particular, el refuerzo de biopelículas resistentes a desinfectantes complica el objetivo de suministrar agua potable libre de patógenos y pone de relieve la necesidad de investigar tecnologías de tratamiento más avanzadas o específicas.
“Nuestros hallazgos brindan nuevos conocimientos sobre la interacción entre los nanoplásticos y la dinámica bacteria-fago, destacando los mayores riesgos microbianos asociados con los nanoplásticos transportados por el agua”, resumió Liao.
El equipo concluye que una mejor comprensión de los mecanismos moleculares permitirá diseñar estrategias más eficaces para la descontaminación del agua y la contención de microorganismos peligrosos.
Al mismo tiempo, advierten que la persistencia y acumulación de nanoplásticos en ecosistemas acuáticos es un desafío ambiental importante, ya que su interacción con la microbiota podría tener consecuencias aún no completamente cuantificadas para la salud y para los sistemas de suministro de agua.
