Un equipo del CNB-CSIC ha conseguido que la bacteria ‘Pseudomonas putida’ utilice el dinitrotolueno, un residuo típicamente asociado al explosivo TNT, como nutriente y única fuente de energía
Por: CNB-CSIC Comunicación
Un equipo del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) ha conseguido por primera vez reprogramar la bacteria Pseudomonas putida para que degrade 2,4-dinitrotolueno (DNT), un compuesto químico típico de la producción de explosivos como el TNT.
Tras un año de experimentos, los resultados publicados en Metabolic Engineering describen el diseño y la evolución adaptativa que permite a este microorganismo crecer a partir del DNT como única fuente de carbono y nitrógeno.
El trabajo liderado por Víctor de Lorenzo, investigador del CNB-CSIC, describe cambios en más de 50 genes que permiten el crecimiento celular de la bacteria a partir de la asimilación del compuesto tóxico DNT. Estos cambios genéticos están implicados en procesos celulares como la respuesta al estrés químico o los sistemas de reparación del ADN y revelan que P. putida necesita realizar ajustes genéticos finos para activar la maquinaria celular que le permite tolerar los productos intermediarios tóxicos que se producen antes de la degradación completa del DNT.
“Nuestro método ha consistido en ir sometiendo a la bacteria Pseudomonas putida, modificada con genes de degradación de DNT, a dosis subletales de este compuesto. La idea era que inicialmente no lo necesitara como fuente de alimentación, sino que solo tuviera que sobrevivir en su presencia”, destaca David Rodríguez-Espeso, investigador del CNB-CSIC.
Posteriormente, el equipo investigador sometió a la bacteria a un cultivo caracterizado por la presencia de DNT en un entorno cada vez más carente de nutrientes. El objetivo era fomentar la aparición de mutaciones que no solo tolerasen la toxicidad del compuesto químico, sino que forzasen a la bacteria a emplearlo como fuente de energía y nutrientes.
“Al cabo de un año de cultivo, hemos conseguido que la bacteria consiga asimilar el DNT como única fuente nutritiva, y no necesite otros compuestos como fuente de nitrógeno o carbono. Con esto se consigue la eliminación completa del DNT y de los productos intermedios que se forman en los procesos enzimáticos de su degradación, dando lugar a subproductos inocuos como biomasa celular, dióxido de carbono y agua”, añade Rodríguez-Espeso.
Estos resultados apuntan a la capacidad de la biología sintética para crear microorganismos con potencial para descontaminar ecosistemas impactados por residuos explosivos, como es el caso de muchos suelos en escenarios postconflicto con contaminación derivada de la actividad bélica.
Un largo camino para una degradación eficaz
El DNT es un compuesto sintético que solo se puede obtener mediante la síntesis o fabricación artificial a partir del tolueno, un hidrocarburo utilizado en la industria como disolvente. Se trata de un compuesto tóxico, acumulable y persistente en los campos de batalla debido a su utilización para producir explosivos militares como el Trinitotolueno (TNT).
En la naturaleza, apenas unos pocos organismos (principalmente bacterias del género Burkholderia y Pseudomonas) han desarrollado un sistema capaz de degradar el DNT y crecer en suelos contaminados con este compuesto. Aunque distintos grupos de investigación han intentado con anterioridad mejorar esta capacidad, ninguno había conseguido la eficacia reportada esta vez.
Las investigaciones previas permitieron conocer el sistema genético de las bacterias Burkholderia, “pero no habían podido encontrar una bacteria que pudiera comportarse de la misma manera, es decir, que utilizara el DNT como fuente única de carbono y nitrógeno”, detalla de Lorenzo. El equipo del CNB-CSIC se propuso entonces entender el porqué: ¿qué hacía que las bacterias, a pesar de tener los genes necesarios para degradar el DNT, no consiguieran crecer en su presencia?
Tras un año de trabajo, el estudio del CNB-CSIC ha logrado diseñar un método para que la bacteria P. putida no solo logre sobrevivir en un entorno contaminado por DNT, sino que crezca en su presencia, permitiendo su eliminación completa en condiciones de laboratorio. “Este trabajo consigue dar respuesta a por qué no han funcionado los intentos previos de utilizar este sistema. No había un camino fácil, sino un problema más complejo que solo la utilización de una metodología más reposada, que no daba resultados a corto plazo, ha conseguido descifrar”, concluyen los investigadores.
Refererencia científica: David Rodríguez-Espeso, Irene del Olmo Lianes, Jim C. Spain, Víctor de Lorenzo. Synthetically primed growth of Pseudomonas putida on 2,4-dinitrotoluene as sole carbon and nitrogen source. Metabolic Engineering. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ymben.2026.02.005
