Cómo afecta la contaminación por plásticos a las esponjas marinas, los animales más antiguos del planeta
El estudio del efecto del DEHP en las esponjas es innovador, ya que utiliza un modelo animal poco convencional para mostrar los impactos de un contaminante muy presente en los océanos.Las esponjas marinas son los animales más antiguos que habitan la Tierra. Llevan millones de años adaptándose a los cambios del entorno, pero ahora se enfrentan a un nuevo y poderoso enemigo: el plástico.
Si alguna vez ha paseado por las playas durante la marea baja o ha buceado cerca de las rocas, es posible que no las haya visto. De formas y tamaños variados, son exclusivamente acuáticas y se encargan de filtrar miles de litros de agua al día.
El agua pasa libremente a través de las esponjas, y este proceso es esencial para su nutrición, ya que al atravesar su cuerpo, las partículas de alimento son capturadas y digeridas por sus células. El agua que se expulsa arrastra consigo restos que son esenciales para otros organismos. Pero al dejar pasar el agua, las esponjas se exponen a partículas indeseables como granos de arena u, hoy en día, microplásticos.
Entre varios mecanismos de protección, la esponja ha desarrollado la capacidad de contraer de forma sincronizada sus células, modificando rápidamente su volumen corporal y expulsando así el agua de su cuerpo con mayor eficacia. Y es esta capacidad la que pueden poner en peligro los microplásticos.
La ciencia y los microplásticos
Aunque sabemos de su presencia en los océanos, el estudio de los impactos de los microplásticos en los organismos es relativamente nuevo. Hace sólo 15 años que la ciencia empezó a interesarse por comprender esta cuestión y las primeras pruebas de su ingestión y los consiguientes cambios en la salud de los animales marinos se dieron en organismos con un importante valor económico, como los mejillones, las ostras y los peces. Después de todo, ¿quién querría comer alimentos contaminados por microplásticos?
Sin embargo, empezó a surgir una segunda vertiente de estos estudios cuando los resultados mostraron que los grandes animales de la parte superior de la cadena alimentaria marina, como ballenas y delfines, estaban contaminados con ftalatos, una sustancia química utilizada en la producción de plástico para hacerlo más maleable. La única fuente posible de ftalatos en los océanos son los plásticos.
Al examinarlos en detalle, se descubrió que estos aditivos se disocian de los polímeros y se dispersan libremente en la columna de agua, sin que haya plástico en la zona. Estas sustancias químicas, ya conocidas por la ciencia por imitar la actividad de diferentes hormonas en modelos de vertebrados (denominados disruptores endocrinos), se convirtieron entonces en el centro de la investigación de lo que llamamos los impactos químicos de los plásticos.
En este área se basó mi tesis doctoral en LabCel, el Laboratorio de Biología Celular de Invertebrados Marinos del Instituto de Biociencias de la Universidad de São Paulo.
Tras analizar el efecto físico de las partículas de plástico de los cosméticos sobre los mejillones, decidimos estudiar el impacto de un ftalato ampliamente distribuido en los océanos, el DEHP, sobre la fisiología de una esponja marina muy común en zonas contaminadas: la esponja sol (Hymeniacidon heliophila).
Dado que son una parte importante de los arrecifes de coral, fue una sorpresa descubrir que existía muy poca bibliografía sobre los efectos físicos y químicos del plástico en este grupo. También fueron sorprendentes los resultados que obtuvimos al realizar los primeros experimentos con nuestro modelo: el DEHP bloqueaba momentáneamente las contracciones de las esponjas.
Las esponjas no necesitarían estas contracciones para sobrevivir en condiciones normales, pero para un organismo que no se mueve, perder esta capacidad podría ser una sentencia de muerte en caso de intensos movimientos de arena, por ejemplo.
Con el fin de entender lo que ocurría, utilizamos técnicas clásicas –como la histología (realizando secciones seriadas de parafina del organismo)– para evaluar los cambios en los canales de las esponjas por los que pasa el agua y técnicas modernas, como la secuenciación genética total del organismo y sus simbiontes (microorganismos que viven en las esponjas) y la proteómica, un análisis que permite cuantificar las proteínas producidas o no por estos organismos.
Comparando los resultados con los obtenidos en organismos control no expuestos al DEHP y comprobando las vías de contracción muscular en vertebrados, pudimos deducir que el ftalato bloquea una molécula esencial para este mecanismo: el calcio, algo ya observado en células cardíacas de roedores. Nos quedaba por averiguar cómo estas contracciones bloqueadas se reanudaban un cierto tiempo después de la exposición inicial. Y fue evaluando compuestos producidos por bacterias como encontramos la respuesta.
Estos microorganismos, tan estrechamente asociados a la esponja, producían proteínas capaces de degradar el ftalato, lo que podría haber provocado la reanudación de las contracciones. Esto pone de relieve la importancia de la simbiosis entre esponjas y bacterias para la desintoxicación, esencial para la supervivencia de ambas, especialmente en una época en la que se produce y desecha en los océanos tanto material perjudicial para la salud de estos organismos.
Historia del plástico
El primer plástico totalmente sintético y comercialmente viable, la baquelita, se desarrolló a principios del siglo XX y se utilizó de forma muy limitada como revestimiento industrial y aislante térmico. No fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial cuando el plástico empezó a producirse a gran escala, pasando de 5 millones de toneladas en 1950 a 359 millones de toneladas en 2018.
El plástico está formado por pequeñas moléculas (monómeros) cuyo origen es una fracción del petróleo, la nafta. Asociadas entre sí, estas moléculas forman largas cadenas, llamadas polímeros, la base del plástico. Además de esta cadena orgánica sintética, a los polímeros se les asocian distintas moléculas químicas –aditivos– que alteran sus propiedades originales. Entre los aditivos más comunes están los colorantes, los retardantes de llama y los plastificantes (la mayoría de los cuales son ftalatos).
Por ser ligeros, resistentes y baratos, los plásticos se han diversificado y han revolucionado innumerables industrias, como la moda, la medicina y la alimentación, cambiando los hábitos de consumo doméstico. Con este intenso uso, su gran resistencia se ha convertido en la razón del problema medioambiental que suponen hoy. Esto es lo que impide que el plástico se degrade rápidamente en el medio ambiente y, aunque se descomponga, al ser sintético, sus componentes no se incorporan de forma natural al entorno.
Su resistencia e intenso uso, unidos a la falta de gestión en su eliminación, hizo que en los años 70 (unas dos décadas después de que comenzara su empleo indiscriminado) se dieran a conocer en círculos académicos los primeros informes sobre plásticos en los océanos. Hoy sabemos que el 70 % de este plástico no es visible a simple vista. Este material permanece a tamaño microscópico, integrando el ecosistema, siendo consumido por los organismos y participando en sus cadenas alimentarias.
El estudio del efecto del DEHP en las esponjas es innovador, ya que utiliza un modelo animal poco convencional para mostrar los impactos de un contaminante muy presente en los océanos. Además, ha apuntado a posibles nuevas formas de entender la contracción en las esponjas y la evolución de esta función en los animales.
Pero más allá del sesgo evolutivo y fisiológico, nuestro estudio resultó prometedor en cuanto a la posible identificación de bacterias capaces de degradar los ftalatos, ayudándonos así a avanzar en la solución del complejo problema de los plásticos en el medio ambiente.
Si me preguntan si alguna vez podremos ganar la batalla contra el plástico, sinceramente no sabría responder, pero de una cosa podemos estar seguros: sin investigación y una comprensión básica de la magnitud del problema, será imposible proponer soluciones eficaces.