La científica del Centro Basal Ciencia y Vida, y académica de la Universidad San Sebastián (USS), Raquel Quatrini, actualmente lidera uno de los primeros estudios metagenómicos (análisis de material genético obtenido de muestras ambientales) que se realizan en el volcán Copahue, ubicado en la frontera entre Chile y Argentina.
Junto a un grupo multidisciplinario de científicos, ascendió 2.900 metros sobre el nivel del mar para explorar y recolectar muestras a pocos metros del cráter y alrededores, descubriendo muchos microorganismos extremófilos, es decir, aquellos que han logrado sobrevivir y adaptarse a ambientes extremos, como los de un volcán.
Los extremófilos y su asombrosa adaptabilidad resultan de gran interés para la ciencia, ya que producen enzimas y compuestos con diversas aplicaciones industriales y médicas.
“Han existido por millones de años”: descubren asombrosas especies viviendo en el interior del volcán Copahue
La expedición se da en el marco de un proyecto Fondecyt en curso liderado por la Dra. Quatrini, que busca descifrar las estrategias biológicas empleadas por estos microorganismos extremófilos, y las comunidades que éstos forman, para habitar en zonas inhóspitas para la mayoría de las formas de vida en el planeta. Específicamente, el estudio se centra en aquellos que lograron adaptarse a un pH extremadamente ácido, los que se denominan acidófilos.
El lugar del descubrimiento fue el volcán Copahue, que significa lugar de azufre en mapudungún ubicado en la frontera de Chile y Argentina. Elegido por sus características únicas, entre ellas las dos vertientes que emanan de la base del cráter, agua rica en azufre y elementos químicos que generan las condiciones óptimas para que este tipo de extremófilos proliferen, y que son relevantes para el estudio en el área de la biotecnología.
“Se trata de microorganismos de características primitivas y que han existido por millones de años, por lo que explorar esta zona es una especie del viaje al pasado prehistórico de la Tierra”, relata la investigadora.
En esta oportunidad, se estudiaron diversos microorganismos encontrados en el lugar y se descubrió un extremófilo tolerante al cloruro, o sea, tolerante a la sal de mar, que podría ser de gran ayuda para la minería.
Asimismo, la importancia de esta investigación radica en que busca abordar las limitaciones actuales en las prácticas biotecnológicas asociadas a la industria minera, que siguen siendo altamente empíricas y poco controladas.
Actualmente, la manipulación en la minería se basa más en parámetros físico-químicos que en el control biológico, lo que dificulta la comprensión y optimización de los consorcios microbianos involucrados en procesos de disolución mineral.
El descubrimiento de un sistema volcánico como modelo de estudio presenta características únicas, como gradientes de pH y otros factores físico-químicos variables de manera continua. Esto permite estudiar las comunidades microbianas a lo largo de estos gradientes y entender cómo responden a cambios finos y controlados en varios parámetros ambientales. Esta capacidad de estudiar comunidades y sus estados alternativos frente a cambios en su hábitat es única en comparación con otros sistemas estudiados previamente, como Iron Mountain en California y Río Tinto en España.
Según Quatrini, esta investigación, que continúa en curso, “es un sistema ideal para abordar el estudio de las comunidades microbianas de este tipo de entornos acívicos extremos y de sus cambios graduales y los procesos que dirigen estos cambios”.
De acuerdo a la científica, esto podría conducir a un mejor entendimiento y manipulación de los consorcios microbianos en la minería, lo que podría mejorar significativamente las prácticas biotecnológicas en esta industria.
Proyección de una biominería verde
El hallazgo y estudio de estas especies microscópicas y sus comunidades permite su aplicación en diferentes áreas, como la minería. Puntualmente, estos microorganismos se utilizan en el procesamiento de minerales en los relaves, es decir, aquel material que se descarta en las operaciones de extracción minera convencional.
Este descubrimiento contribuye a la industria minera mediante la aplicación de la biolixiliación, una biotecnología que utiliza microorganismos para solubilizar minerales y liberar metales valiosos como el cobre.
Esta técnica se emplea en el procesamiento de minerales de baja ley, relaves mineros y en lugares remotos. “El mineral de baja ley metálica se acopia y apila, y se riega con soluciones ácidas y microorganismos. Así, los agentes químicos adicionados y los producidos por los propios microorganismos acidófilos, protones y hierro férrico, ‘‘atacan’ al mineral y producen una mayor disolución de éste. Tras un proceso electroquímico, es posible separar y obtener el metal rojo en forma de placas de cobre”, explica Quatrini.
La investigadora USS agrega que la biolixiviación, entendida como la extracción de metales desde minerales a través del uso de microorganismos vivos, posee un menor impacto en el medioambiente comparado con la minería tradicional que emplea altas temperaturas, compuestos químicos peligrosos, y que consume grandes cantidades de agua. Si bien es un proceso más lento, la profundización del conocimiento para su aplicación efectiva y eficiente representa un avance para eventuales proyecciones aplicadas en la biominería verde y la remediación ambiental.
Por eso, el estudio de estas comunidades microbianas es crucial para mejorar la eficacia de la biolixiliación en condiciones industriales, ya que actualmente su aplicación es principalmente empírica. “Hay mucho por entender respecto a cómo funcionan las comunidades microbianas en el contexto de la biominería” concluye la investigadora.
