En los campos de entrenamiento militar de fuego real, las tropas practican disparando proyectiles de artillería, lanzan bombas sobre tanques viejos o edificios abandonados y prueban la capacidad de nuevas armas.
Pero esos explosivos y municiones dejan compuestos tóxicos que han contaminado millones de acres de bases militares estadounidenses, con un proyecto de ley de limpieza estimado que oscila entre $ 16 mil millones y $ 165 mil millones.
En un artículo publicado en línea el 16 de noviembre en Revista de biotecnología vegetal investigadores de la Universidad de Washington y la Universidad de York describen nuevas especies de gramíneas transgénicas que pueden neutralizar y erradicar el RDX, un compuesto tóxico que se ha utilizado ampliamente en explosivos desde la Segunda Guerra Mundial.
los ingenieros de UW introdujeron dos genes de bacterias que aprendieron a comer RDX y descomponerlo en componentes inofensivos en dos especies de gramíneas perennes: switchgrass Panicum virgatum y bentgrass rastrero Agrostis stolonifera. Las cepas de mejor rendimiento eliminaron todo el RDX deun suelo simulado en el que se cultivaron en menos de dos semanas, y no retuvieron ninguno de los químicos tóxicos en sus hojas o tallos.
Es la primera demostración reportada de gramíneas de transformación genética para sobrealimentar su capacidad de eliminar la contaminación del medio ambiente. Las gramíneas son plantas abundantes, de rápido crecimiento y bajo mantenimiento que ofrecen ventajas prácticas sobre otras especies en situaciones de limpieza del mundo real.
"Esta es una forma sostenible y asequible de eliminar y destruir contaminantes en estos rangos de entrenamiento", dijo el autor principal y profesor de ingeniería civil y ambiental de la Universidad de Washington, Stuart Strand, cuyo laboratorio se enfoca en tomar genes de microorganismos y animales que pueden degradarsecompuestos tóxicos y convertirlos en plantas útiles.
"Los pastos podrían plantarse en los campos de entrenamiento, crecer solos y requerir poco o ningún mantenimiento. Cuando una partícula tóxica de las municiones aterriza en un área objetivo, sus raíces tomarían el RDX y lo degradarían antes de que puedallegar al agua subterránea ", dijo Strand.
RDX es un compuesto orgánico que forma la base de muchos explosivos militares comunes, que pueden permanecer en el medio ambiente en municiones sin explotar o parcialmente explotadas. En dosis suficientemente grandes, se ha demostrado que causa convulsiones y daños a órganos, y actualmente está en la listapor la Agencia de Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades como un posible carcinógeno humano.
A diferencia de otros componentes de explosivos tóxicos como el TNT, que se adhiere a los suelos y tiende a quedarse quieto, el RDX se disuelve fácilmente en el agua y es más propenso a propagar la contaminación más allá de los límites de un rango militar, instalaciones de fabricación o campo de batalla.
"Las partículas se dispersan alrededor y luego llueve", dijo Strand. "Entonces RDX se disuelve en el agua de lluvia a medida que avanza por el suelo y termina en el agua subterránea. Y, en algunos casos, fluye de la base y termina enpozos de agua potable "
Las especies de gramíneas silvestres eliminan la contaminación con RDX del suelo cuando absorben agua a través de sus raíces, pero no la degradan significativamente. Entonces, cuando las hierbas mueren, el químico tóxico se reintroduce en el paisaje.
Los coautores Neil Bruce y Liz Rylott, profesor de biotecnología y científico investigador, respectivamente, en la Universidad de York y sus colegas habían aislado previamente enzimas encontradas en bacterias que evolucionaron para usar el nitrógeno encontrado en RDX como fuente de alimento. Ese proceso de digestióntiene el beneficio adicional de degradar el compuesto tóxico RDX en componentes inofensivos.
Las bacterias en sí mismas no son una herramienta de limpieza ideal porque requieren otras fuentes de alimentos que no siempre están presentes en los rangos de entrenamiento militar. Así que Bruce y Rylott intentaron insertar los genes bacterianos en especies de plantas comúnmente utilizadas en entornos de laboratorio. Esos experimentos demostraronque las nuevas cepas de plantas pudieron eliminar la contaminación por RDX con mucho más éxito que sus contrapartes silvestres.
"Considerando la escala mundial de contaminación por explosivos, las plantas son la única solución sostenible y de bajo costo para limpiar estos sitios contaminados", dijo Bruce.
El equipo de ingenieros civiles y ambientales de la UW pasó ocho años trabajando para expresar los mismos genes en especies de plantas que podrían resistir el uso en el mundo real. Necesitaban una especie perenne abundante que crezca año tras año y que tenga sistemas de raíces fuertesque puede recuperarse después de los incendios.
Los pastos se ajustan a ese proyecto de ley, pero son más difíciles de manipular genéticamente. En particular, los ingenieros de la UW tuvieron que incorporar en sus construcciones de genes "promotores" monocotiledóneas robustos - o regiones de ADN que hacen que se exprese un gen en particular -para el proceso de trabajar en especies de hierba.
"Para limpiar suelos contaminados, los pastos funcionan mejor, pero definitivamente no son tan fáciles de transformar, especialmente porque los sistemas flexibles para expresar múltiples genes en pastos no se han usado antes", dijo el primer autor e instructor interino de UW, Long Zhang.
El equipo de investigación también encontró otro beneficio secundario inesperado: debido a que los pastos genéticamente modificados usan RDX como fuente de nitrógeno, en realidad crecen más rápido que las especies de gramíneas silvestres.
Los próximos pasos para el equipo de investigación de la Universidad de Washington incluyen pruebas de campo limitadas en un campo de entrenamiento militar para probar cómo funcionan las cepas en diferentes condiciones. El uso más amplio requeriría la aprobación del USDA para garantizar que las modificaciones genéticas no representen una amenaza para las especies de gramíneas silvestres.
"Creo que sería ecológicamente aceptable porque los genes que hemos introducido degradan los contaminantes reales en el medio ambiente y no causan ningún daño", dijo Strand. "Desde mi perspectiva, esta es una tecnología útil que es beneficiosa para el medio ambiente y tiene elpotencial para eliminar la peligrosa contaminación heredada de décadas de actividad militar ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Original escrito por Jennifer Langston. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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