Araña marina con carcinógenos en tejidos que brilla gracias a bacterias transgénicas

Científicos del MIPT han creado biosensores compactos basados en bacterias modificadas genéticamente que brillan al entrar en contacto con carcinógenos presentes en el agua. Gracias a ellos, han descubierto una alta concentración de carcinógenos que pueden causar cáncer al dañar el ADN en los tejidos de crustáceos, arañas marinas y cucarachas que habitan en el fondo de los mares de Barents, Kara y Láptev. Los resultados del estudio se publicaron en la revista Biochemistry (Moscú).

Las sustancias tóxicas entran al mar a través de las escorrentías de los campos agrícolas, las emisiones de las fábricas, la producción petrolera, las actividades de transporte marítimo y otras fuentes. Los carcinógenos, que se acumulan en los organismos marinos y los sedimentos del fondo marino, resultan especialmente peligrosos. Pueden llegar a los peces, como el salmón y la trucha, a través de la cadena alimentaria.

Evaluar con fiabilidad el alcance de la contaminación en los ecosistemas marinos es una tarea compleja. Los métodos tradicionales de análisis requieren equipos de laboratorio complejos, un proceso de varias etapas y, a menudo, no permiten evaluar el impacto real de los contaminantes en los organismos vivos.

Científicos del MIPT han desarrollado una solución alternativa: biosensores de lux basados en bacterias genéticamente modificadas, Escherichia coli y Bacillus subtilis. Incorporaron genes de bioluminiscencia en su ADN, lo que hace que las bacterias brillen durante el estrés oxidativo, los efectos cancerígenos en el ADN y otros daños celulares.

Se recolectaron muestras de sedimentos del fondo con la cuchara de fondo Okean-0.25. A continuación, se lavaron los organismos del fondo del sustrato y se identificaron. Después de cada anfípodo (también llamado piojo de ballena), cucaracha marina o araña marina, se colocaron en un microtubo y se mezclaron con agua de mar pasteurizada (recolectada en la estación de recolección).

En la siguiente etapa, se “plantaron” con este compuesto bacterias E. coli o del heno modificadas genéticamente, es decir, biosensores, y se observó si las bacterias brillaban, produciendo una respuesta protectora.

En el estudio, los científicos evaluaron el contenido de sustancias tóxicas en sedimentos del fondo marino recolectados a una profundidad de 35 a 300 metros durante expediciones en los mares de Barents, Kara y Láptev. Además, examinaron tejido de invertebrados.

Se encontraron altas concentraciones de sustancias cancerígenas en algunas muestras de anfípodos, arañas marinas y cucarachas marinas. Su impacto en el ADN de los seres vivos puede provocar mutaciones y muerte celular. La mayor actividad de estas sustancias se detectó en muestras de organismos del mar de Barents.

"A diferencia de los análisis químicos del agua realizados en el laboratorio, los biosensores de lux no detectan compuestos químicos específicos, sino sus complejos efectos y su acumulación en los organismos marinos", explica Ulyana Novoyatlova, empleada del Laboratorio de Genética Molecular del MIPT. "El estudio de sus tejidos funciona directamente como un sistema de alerta temprana. Nos permite determinar la contaminación de una masa de agua incluso antes de que el nivel de sustancias nocivas se vuelva peligroso para los humanos. De hecho, los pequeños crustáceos, al acumular agentes tóxicos en su interior, se convierten en los primeros indicadores de un peligro oculto para el ecosistema, ya que son componentes importantes de la cadena alimentaria".

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