NATURALEZA

La contaminación por microplásticos ayuda a los virus y prolonga su infectividad

Los pedazos de plástico a base de agua pueden proporcionar un refugio seguro para los virus, según muestra una nueva investigación. Los virus que hacen autostop en el plástico también permanecen infecciosos por más tiempo que los que flotan libremente en el agua. Además, la protección que el plástico brinda a los virus aumenta a medida que el plástico se descompone. Eso significa que el problema puede empeorar antes de mejorar.

Las partículas de plástico a la deriva, llamadas microplásticos, constituyen aproximadamente el 80 por ciento de la basura oceánica. Durante 10 años o más, los estudios han demostrado que la basura plástica duradera puede servir como hogar para los gérmenes. Pero hasta hace poco, las bacterias habían sido el foco de dicha investigación. Nuevos estudios ahora extienden esos hallazgos al mundo viral.

El año pasado, investigadores del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey en Newark informaron que los microplásticos pueden actuar como estaciones de paso que albergan bacterias resistentes a los antibióticos. Dichos gérmenes pueden terminar en los mariscos. Cuando las personas los manipulan o comen, estos gérmenes pueden desencadenar enfermedades humanas. Muchas de estas bacterias viven en colonias recubiertas de limo llamadas biopelículas. Las bacterias protegidas por una biopelícula sobreviven más tiempo en los microplásticos que las bacterias que flotan libremente. Ese fue el hallazgo de un estudio publicado en mayo pasado.

Pero “¿qué pasa con los virus?” pregunta Manfred Weidmann. Es un experto en virus en la Facultad de Medicina de Brandenburgo en Senftenberg, Alemania. Los virus también pueden adherirse a los plásticos, señala. Por ejemplo, ya en 2007 se les había visto aferrarse a botellas de plástico.

Para Weidmann y su equipo, esto sugirió que los microplásticos podrían proteger a los autostopistas virales. Cuando la pandemia de COVID-19 puso de relieve la enfermedad viral, su equipo y otros comenzaron a probar esta idea. Lo que encontraron apunta a otro riesgo que plantean los micro-bits de contaminación plástica.

una ilustración de un bacteriófago atacando una membrana celular
Esta obra de arte representa un bacteriófago, un virus que ataca a las células bacterianas. En el agua, los bacteriófagos pueden adherirse a las superficies de nuestra basura plástica. Los virus adheridos al plástico retienen su infectividad en el agua por más tiempo que los virus que flotan libremente. Imágenes de Stocktrek/Getty Images Plus

autostopistas virales

Investigadores de la Universidad de Queensland en Brisbane, Australia, estudiaron cómo los virus se adhieren o se adsorben a la superficie de los fragmentos de microplástico. “Hicimos un estudio de adsorción muy profundo”, dice Ji Lu. Es microbiólogo en el Centro Australiano para el Agua y la Biotecnología Ambiental de la escuela.

Usando un tinte verde especial, su equipo hizo que los virus brillaran. No usaron virus que infectan a las personas. En cambio, usaron un bacteriófago (Bak-TEER-ee-oh-fayj), o fago para abreviar. Ese es un virus especial, uno que infecta bacterias. El fago que usaron se llama T-4.

una micrografía electrónica de barrido en blanco y negro que muestra un gran círculo negro con varios círculos pequeños adheridos al exterior
Esta micrografía electrónica de barrido muestra bacteriófagos T-4 (cápsulas de color pálido), adheridos a la superficie de una partícula microplástica (centro negro). Tenga en cuenta que el bacteriófago de la derecha tiene un «cuello» visible.J. Lu

El grupo de Lu mezcló fagos T-4 con perlas de plástico en agua. Luego quitaron las cuentas y midieron la luminiscencia del agua. Esto les dijo cuántos virus flotantes quedaban. A partir de eso, calcularon cuántos virus habían sido adsorbidos. El equipo realizó las pruebas utilizando diferentes tamaños de brocas de plástico. También probaron plástico nuevo contra plástico viejo. A medida que los pedacitos de plástico se hicieron más pequeños, el virus se adhirió a ellos con mayor eficacia. Hasta el 98 por ciento de los virus se adsorbieron en las piezas más pequeñas, encontró el equipo.

Tiene sentido que los microplásticos más pequeños absorban más virus, dice Weidmann. Los virus se adhieren a las superficies. Y cuanto más pequeña se vuelve una cuenta, más de su masa ahora es parte de la superficie. A medida que las botellas de plástico se desmoronan, la cantidad total de plástico permanece igual. Pero la superficie aumenta. Como un ejemplo más dulce, imagina un terrón de azúcar en agua. Los cuatro lados del cubo tocan el agua. Pero, ¿y si trituras ese azúcar en polvo? Triturarlo no ha cambiado la cantidad de azúcar. Pero la cantidad de superficie que toca el agua ha aumentado. Eso también explica por qué el azúcar en polvo se disolvería más rápido que un terrón de azúcar.

Muchos pedacitos de plástico diminutos se suman a una superficie total más grande en la que se pueden adherir los virus. Este estudio fue publicado en octubre de 2022 Investigación del agua.

Pero, ¿cuál es la ‘situación real’?

Pero espera, dice Weidmann. Este estudio no analizó la “situación real”. Solo miró el microplástico «desnudo», lo que significa plástico puro. En el océano, señala, el plástico se está bañando en lo que es “básicamente una sopa de microorganismos”.

Tamar Kohn está de acuerdo. Ella no era parte del estudio de Weidmann. Pero ella es ingeniera ambiental en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana. Diminutos trozos de plástico se cubrirán con escoria, dice ella. Entonces las bacterias colonizan la escoria. En poco tiempo, esas bacterias pasan a formar biopelículas.

¿Los virus se adsorben en estos plásticos recubiertos con biopelícula? Sí, encuentra el grupo de Weidmann. Todos los diferentes tipos de virus que probaron se adhirieron al plástico recubierto de biopelícula. E incluyeron uno (rotavirus) que les da a los monos una enfermedad diarreica. Este virus es similar a los rotavirus que pueden infectar a los humanos. El equipo compartió sus hallazgos en la edición de octubre de 2022 Contaminación ambiental.

Los virus difieren en aspectos importantes, dice Tatiana Prado. Es viróloga del Instituto Oswaldo Cruz en Río de Janeiro, Brasil. Por un lado, la química superficial de los virus puede variar. Y eso puede cambiar qué tan bien se adhiere el virus al plástico. Para el estudio de plástico desnudo, que usó solo el fago T-4, será importante probar diferentes virus en estudios de seguimiento.

Kohn está de acuerdo. T-4 es muy diferente de la mayoría de los virus. Incluso se ve diferente. El fago T-4 parece una araña. La mayoría de los virus humanos, por el contrario, tienen forma de bola. Asumir que otro virus actuará como el fago T-4, dice, «es una gran exageración».

En el futuro, Lu espera probar diferentes virus, «especialmente virus humanos», en plástico desnudo.

A continuación, Weidmann quería saber si los virus «retienen su infectividad» cuando se adhieren al plástico.

una ilustración de muchas formas diferentes de virus, algunas esféricas, algunas poliédricas, algunas largas y redondeadas
Los virus vienen en diferentes formas y tamaños, lo que afecta sus propiedades. Este diagrama muestra algunos ejemplos de formas de virus comunes. jack0m/Vectores de DigitalVision/Getty Images Plus

Santuarios de plástico

Los equipos de Weidmann y Lu sabían cuántos los virus se habían pegado a los pedazos de plástico. La pregunta era si esos virus estaban esencialmente «muertos» o si, de hecho, podían infectar a un huésped vivo. Para probar eso, ambos equipos eliminaron los virus adsorbidos en plástico y los mezclaron con células sanas. Luego miraron para ver cuántas células se infectaron. El equipo de Weidmann probó virus de plástico colonizado por biopelícula. El equipo de Lu probó virus de plástico desnudo.

Después de 10 días, el grupo de Lu descubrió que menos de un virus flotante de cada 100 aún podía infectar las células. «En comparación», señala Lu, más de dos de cada tres virus adsorbidos «aún conservan su actividad».

El equipo de Weidmann probó la infectividad del virus después de solo dos días. También funcionó con dos clases principales de virus: tipos envueltos y no envueltos.

El tipo envuelto es más frágil. Ese sobre “en realidad no tiene ninguna propiedad protectora”, explica Kata Farkas. Es viróloga en la Universidad de Bangor en Gales, parte del Reino Unido. Por el contrario, los virus sin envoltura están blindados con «un escudo de proteínas súper estable y muy bien estructurado», señala. El coronavirus que causa el COVID-19 es un ejemplo de virus envuelto. El rotavirus no tiene envoltura.

Y adherirse a trozos de plástico prolongó la infectividad de ambos tipos de virus, informa ahora el equipo de Weidmann.

una foto del agua del océano justo debajo de la superficie, que muestra cientos de pequeñas partículas de plástico suspendidas en el agua
Esta imagen de agua de mar muestra los diminutos pedazos de basura que ensucian nuestros océanos. Aproximadamente el 80 por ciento de la basura oceánica está compuesta de microplásticos como este.Lisa Schaetzle/Momento/Getty Images Plus

¿Cómo protege el plástico a los virus?

Lu tiene ideas sobre cómo funciona esta protección. Los fagos T-4 tienen lo que parece una cola. Estos virus usan su cola, explica Lu, para identificar y atacar células. Y bajo un microscopio, el grupo de Lu vio que estos virus se adherían al plástico con la cola hacia abajo. Eso parecería proteger esta importante estructura.

Eso puede explicar algo que descubrió el equipo de Lu: el plástico viejo, envejecido por el sol, absorbió y protegió a los virus mejor que el plástico nuevo. ¿Por qué? Parece implicar cambios en las moléculas de plástico. En particular, el equipo de Lu encontró cambios en los tipos de átomos agrupados, llamados grupos funcionales, que cubren la superficie.

Diferentes grupos tienen diferentes características. Por ejemplo, los grupos de carbono-oxígeno-hidrógeno tienen más cargas negativas que los grupos de nitrógeno-hidrógeno. Los grupos de carbono-oxígeno-hidrógeno aparecen con mayor frecuencia en el plástico envejecido. Lu cree que eso puede explicar por qué T-4 se une con la cola hacia abajo. La cola está cargada positivamente. Por lo tanto, la cola puede adherirse mejor a los grupos más cargados negativamente.

Natalia Lanzarini es viróloga del Instituto Oswaldo Cruz en Río de Janeiro, Brasil. Encuentra interesante la parte del grupo funcional del estudio de Lu. “Queremos entender por qué el virus se conecta”, dice ella. Y estos hallazgos insinúan qué papel juega la composición química de un plástico en esto.

Nicole Fahrenfeld, de la Universidad de Rutgers, describe el trabajo de su equipo escaneando microplásticos recolectados de ríos y aguas de bahías en busca de evidencia de microbios que hacen autostop. Y encuentran un montón, incluyendo algunos cobertizos en las heces humanas.

Los siguientes pasos

“En principio”, dice Weidmann, estos estudios sugieren que “los virus pueden adherirse a las perlas de plástico, que están cubiertas de bacterias. Y sí, se mantienen infecciosos”. El estudio australiano sugiere que eso también puede ser cierto para los plásticos desnudos. Pero, ¿qué significa todo esto para la salud humana?

Dice Weidmann, «Tendremos que esperar y ver».

Si los virus de una epidemia de diarrea se derraman en el mar y se adhieren al plástico, ¿podrían infectarse los nadadores? Esa es una posibilidad, dice Weidmann. Pero pueden pasar muchas cosas antes de eso. Los próximos pasos, dice, son “tomar muestras del medio ambiente. Y luego intente monitorear cómo se mantiene su infectividad”.

Los microplásticos no son los únicos en adsorber virus, señala Farkas. Incluso las partículas simples del suelo hacen eso. Pero los plásticos son relativamente nuevos en nuestro planeta. Muchos se descomponen en pedazos más pequeños, pero a menudo no se degradarán realmente en otra cosa durante mucho tiempo.

Entonces, el plástico oceánico a la deriva podría transportar virus a un largo camino. ¿A través de océanos enteros, tal vez? Estos nuevos estudios generan tales preocupaciones. “La ciencia es siempre una discusión”, dice Weidmann. “Lo que la gente no entiende”, agrega, “es que la ciencia no se trata de ‘estos-son-los-hechos-y-están-consagrados-y-santos’”. “los hechos actuales”.

Lanzarini del Instituto Oswaldo Cruz está de acuerdo. Los detalles pueden cambiar a medida que salgan a la luz nuevos datos. Esta es un «área de investigación nueva y emergente», dice ella. Ella y otros quieren saber qué condiciones podrían causar que persista un virus. Y en términos de esa persistencia, dice, “queremos entender por qué los microplásticos son importantes”. Comprender esto ayudará a los científicos a evaluar si los peligros que representan los microplásticos son mayores que cualquier otro tipo de desechos.

“El consumo de plásticos ha crecido exponencialmente en las últimas décadas”, dice Prado. “Y el medio ambiente ha estado sufriendo las consecuencias”. Entonces, ¿qué podemos hacer para ayudar?

Prado tiene algunas ideas. Los gobiernos “deberían fomentar la educación ambiental en las escuelas”. Y debemos usar menos plástico, dice, especialmente en los envases. La sociedad también debería fomentar la investigación sobre la producción de alternativas a los plásticos que sean realmente biodegradables, dice.

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