La Antártida es el continente más remoto por su ubicación geográfica, y también un ambiente hostil para el ser humano. La temperatura más baja detectada allí fue 93ºC bajo cero en 2010, en unos bolsillos de aire entre dos cumbres, sobre la capa de hielo conocida como Meseta Antártica del Este. Precisamente por eso, aunque su área de 13.720.000 km2 es mayor que la de Europa (10.180.000 km2) y la de Oceanía (9.008.500 km2), su densidad poblacional es mucho menor. Se calcula que allí viven 1.100 personas durante el invierno, y cerca de 4.400 de octubre a febrero.
La Antártida es un lugar de paz y nos pertenece a todos. Cualquier actividad que allí se realice está regida desde 1959 por el Tratado Antártico. Nuestro país forma parte del grupo de 29 miembros consultivos del tratado desde 1980.
Han pasado 30 años de la fundación de la Base Científica Antártica Artigas, ubicada en la isla Rey Jorge, archipiélago Shetland del Sur, que tiene como objetivo la investigación científica. El Instituto Antártico Uruguayo, dependiente del Ministerio de Defensa Nacional, es el organismo nacional responsable de programar las actividades científicas y proveer la logística necesaria para su desarrollo.
A pesar de las condiciones hostiles para la vida, el aislamiento, la baja población humana y la reducida presencia de animales y plantas, en el continente antártico existe una enorme diversidad de microorganismos capaces de sobrevivir y reproducirse a bajas temperaturas. Nuestro equipo de investigación, de la Sección Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Ciencias, se dedica al estudio de esos microorganismos, especialmente de su material genético y su potencial uso biotecnológico.
Estamos acostumbrados a pensar en los microorganismos como seres vivos perjudiciales, porque muchos son patógenos para seres humanos, otros animales o vegetales, pero en realidad la gran mayoría son neutros o beneficiosos para la vida y la salud de los ecosistemas. Hay bacterias capaces de promover el crecimiento de las plantas, o de fermentar alimentos que así se transforman en otros más fácilmente digeribles. También colonizan nuestra piel o nuestro intestino (microflora intestinal) y nos ayudan a la absorción de nutrientes y la síntesis de vitaminas. Estos microorganismos crecen óptimamente en el entorno de los 35ºC; pero las bacterias antárticas tienen temperaturas óptimas de crecimiento de 18 a 20ºC (sicrotolerantes), de 8 a 10ºC (sicrófilas), e incluso menores. Tales bacterias, a su vez, producen enzimas capaces de funcionar a esas bajas temperaturas. Las enzimas son proteínas que aceleran las reacciones químicas en el metabolismo de los seres vivos, y pueden ser de interés para aplicarlas a procesos industriales o productos comercializables. La posibilidad de obtener enzimas activas a bajas temperaturas es relevante porque podrían usarse para el desarrollo de productos con aplicaciones directas y alto valor agregado.
Nuestra estrategia de trabajo consiste en reconocer y aislar bacterias capaces de producir las enzimas de interés y purificarlas. El ADN (ácido desoxirribonucleico) que codifica la producción de estas enzimas se puede copiar y replicar para obtenerlas en condiciones de laboratorio, mediante la tecnología de ADN recombinante. Esta tecnología consiste en tomar una porción de una molécula de ADN de un microorganismo e introducirla en un microorganismo diferente, para producir en él una modificación genética. Tal modificación permite que el segundo microorganismo manifieste un nuevo rasgo: la producción de una molécula que no producía antes. A la nueva molécula se le llama proteína recombinante. La técnica habilita la producción en mayor escala de una proteína, en nuestro caso de interés: una enzima.
Por ejemplo, las proteasas son enzimas capaces de degradar proteínas y por lo tanto se pueden utilizar para: a) la coagulación de la leche y formación de la “cuajada” en la elaboración de quesos a temperaturas menores que las utilizadas normalmente; b) el tiernizado de las carnes, proceso que a bajas temperaturas minimiza la actividad de los microorganismos mesófilos que pudren la carne; c) la producción de detergentes que sean efectivos a bajas temperaturas y que por tanto permitan lavar ropa con agua fría, con la consiguiente reducción en el gasto de energía.
Otro aspecto de gran interés es el uso de las enzimas celulasas y agarasas para la degradación de la celulosa de los residuos vegetales y del agar de las algas, lo cual produce la liberación de azúcares que luego pueden fermentarse para la producción de bioetanol. El etanol de celulosa se conoce con el nombre de “oro verde”. Algunos microorganismos antárticos producen celulasas que actúan en forma muy eficiente a las temperaturas a las cuales se realiza la fermentación alcohólica. En este sentido, nuestro grupo de trabajo intenta contribuir en la búsqueda de celulasas y agarasas activas a bajas temperaturas para el desarrollo de protocolos de sacarificación (producción de azúcares fermentables) y fermentación que requieran menor gasto de tiempo y energía para la producción de biocombustibles.
Finalmente, hemos iniciado una nueva línea de trabajo con el objetivo de producir la enzima fotoliasa, que repara el daño al ADN causado por la exposición a la radiación ultravioleta (UV) del sol. La capa de ozono presente en nuestra atmósfera nos protege de esta radiación dañina, y es conocido que en la zona antártica se encuentra muy reducida. Por este motivo se espera que los microorganismos presentes en la Antártida, sometidos a una alta irradiación UV, hayan desarrollado una enzima fotoliasa muy activa para la reparación del daño al ADN. Varias cremas protectoras solares, además de contar con bloqueadores UV, incorporan la fotoliasa. Aparte de la conveniencia de no tomar sol fuera de los horarios recomendados, el uso de este tipo de productos cosméticos disminuiría la posibilidad de formación de cáncer de piel, relacionado con la exposición de la piel al sol, y el fotoenvejecimiento.
El continente antártico se presenta como un sitio de singular belleza y uno de los lugares más prístinos del mundo, además de ofrecer un enorme potencial para el desarrollo de la ciencia en Uruguay. El interés que ofrece la investigación científica en un ambiente con condiciones tan extremas para la vida ha llevado a que la Facultad de Ciencias identifique la investigación antártica como un área prioritaria, con oportunidades excepcionales para la formación de jóvenes científicos uruguayos, y el trabajo que se realiza en la Sección Bioquímica y Biología Molecular de la facultad constituye una parte de esa investigación.