Exposición de Scenedesmus dimorphus a Cr (VI): selección de cepas tolerantes, mecanismos de resistencia y remoción del metal

Abstract

La presencia en el medio ambiente de metales como el cromo, el níquel y el cadmio ha ido en aumento desde la revolución industrial debido a su uso en procesos industriales. La contaminación por metales proviene, entre otras fuentes, de los procesos industriales, tales como la minería, la metalurgia, la producción de baterías, pinturas y plásticos, entre otros. La inadecuada disposición de los desechos de distintas industrias en sus procesos de producción ha provocado el enriquecimiento de metales en el ambiente. A la toxicidad de ciertos metales se suma el hecho de que no son biodegradables, pero si bioacumulables (acumulación del metal en los organismos) y biomagnificables (aumento de la concentración a medida que se avanza en la cadena trófica). Dentro de estos metales se encuentra el cromo que produce numerosas alteraciones en la fisiología de los organismos por lo cual es importante implementar tratamientos que lo remuevan de los efluentes previos a su disposición final. En las últimas décadas se han comenzado a utilizar organismos para el tratamiento de efluentes, proceso denominado biorremediación. La biorremediación, en parte, es consecuencia de la tolerancia de los organismos a los contaminantes y al desarrollo de mecanismos de detoxificación que implican entre otras cosas la degradación y/o remoción de los mismos. Las microalgas son organismos unicelulares que se encuentran en ambientes de agua dulce y salada. Distintas especies de algas pueden vivir en ambientes contaminados con metales dado que presentan diversos mecanismos para reducir los efectos adversos. El desarrollo de una tecnología de remediación por microalgas requiere del conocimiento de la toxicidad específica de los metales y de la comprensión de los mecanismos de tolerancia y/o resistencia. Con este objetivo, en este trabajo se generó una cepa de Scenedesmus dimorphus resistente a Cr (VI) (cepa CRS: Chromium Resistant Strain, según sus siglas en inglés) que fue caracterizada en su capacidad de resistir la exposición al metal de manera comparada con la cepa control (WT: Wild Type). Los resultados de este trabajo mostraron que ante la presencia del metal se producen en ambas cepas (WT y CRS) cambios drásticos en la morfología y en la formación de los cenobios. Asimismo, la tasa de crecimiento (μ) de CRS no se ve afectada cuando la cepa es expuesta al metal, mientras que la μ de la cepa WT se reduce a la mitad. Por otro lado, ante la presencia del Cr (VI), se observa que en ambas cepas hay una disminución en la concentración de clorofila a y b. Por el contrario, cuando las dos cepas son expuestas a Cr (VI), se evidencia un incremento en la producción de pigmentos accesorios (carotenoides, compuestos antioxidantes), que mostró ser mayor en CRS. Además, el metal induce la acumulación de triglicéridos y especies reactivas del oxígeno (ROS) en la cepa WT en una cantidad significativamente mayor que en la cepa CRS. Asimismo, se demostró que ambas cepas excluyeron por igual al Cr (VI) del interior celular. De esta manera se encontró que la III resistencia no contribuyó a mejorar la biorremediación de metal ya que ambas cepas evitan de forma equivalente la absorción/adsorción del Cr (VI). En el caso de la cepa CRS, se comprobó que, además de la exclusión del Cr (VI), la cepa secreta compuestos que disminuyen la toxicidad del metal. Por último, se realizaron estudios de remoción que confirmaron que una alta densidad celular y pHs bajos son las condiciones ideales para la remoción de Cr (VI). Sin embargo, en estas condiciones experimentales tampoco se encontraron diferencias en las eficiencias de remoción entre las cepas WT y CRS. De lo observado podemos concluir que la cepa CRS muestra resistencia al Cr (VI) respecto de la cepa WT, dado que su proliferación no se ve modificada frente al metal. Además, se comprobó que la cepa CRS evitaría el estrés oxidativo generado por el metal mediante la liberación de exudados que actúan en simultáneo con la exclusión del Cr (VI). Asimismo, se demostró que ante la presencia del metal hay aumento en la síntesis de carotenoides que ayudaría a mitigar los efectos tóxicos del Cr (VI). Finalmente, la exclusión del metal va en detrimento de la remoción del Cr (VI) ya que, aunque la resistencia mejora la performance de la cepa CRS, esto no se ve reflejado en su capacidad de remoción de Cr (VI)