Identificación del riesgo agrícola derivado de los contaminantes de las aguas residuales
Debido al incremento de la demanda de recursos de agua dulce derivado del cambio climático y el crecimiento de la población mundial, la reutilización de las aguas residuales ha pasado a ser una alternativa viable para el riego de cultivos en regiones con problemas de agua. Sin embargo, se sabe que estas aguas residuales contienen residuos de productos farmacéuticos, incluidos los numerosos antibióticos que se recetan. Aunque se encuentran mezclados en múltiples compuestos de las aguas residuales para el riego, poco se sabe sobre el efecto que tienen sobre el suelo y la fitosanidad. El proyecto financiado con fondos europeos PhytoPharm investigó los efectos de las mezclas de antibióticos empleando la cebada como cultivo modelo. Los investigadores demostraron que las plantas en las primeras etapas de crecimiento eran las más susceptibles y que una mayor exposición a los antibióticos daba lugar a una reducción del número de semillas que germinaron. Este efecto se produce con concentraciones predecidas de efluentes de aguas residuales. Además, las pruebas sugirieron que se podían potenciar los efectos de la exposición a los antibióticos si se combinaban con otros factores de estrés.
Predicción de contaminantes
Con el fin de abordar el reto de la determinación de las mezclas representativas de productos farmacéuticos en aguas residuales, el equipo de PhytoPharm creó un algoritmo para predecir las concentraciones de antibióticos en los efluentes de aguas residuales. Según explica Brett Sallach, beneficiario de una beca de investigación Marie Skłodowska-Curie: «Nuestro método puede ayudar a predecir la composición de mezclas de antibióticos relevantes para el medio ambiente derivadas del uso humano de antibióticos. Este modelo puede adaptarse a cualquier lugar y medicina farmacéutica de la que existan datos de prescripción, y a múltiples escalas». La utilidad del modelo también se demostró evaluando posibles focos de resistencia a antibióticos en ríos a escala continental empleando los datos de las recetas de productos farmacéuticos de la Unión Europea, que se afinaron para el Reino Unido y a escala de cuenca para el pueblo de Strensall (Inglaterra). Esta información puede utilizarse para identificar lugares en los que las concentraciones de antibióticos pueden provocar un aumento del riesgo de resistencia a los antibióticos y qué compuestos pueden contribuir a ello.
Identificación de los riesgos para los sistemas agrícolas
Los investigadores utilizaron el algoritmo para llevar a cabo un estudio de mesocosmos de cebada regada con una mezcla de aguas residuales sintéticas que contenía concentraciones representativas de antibióticos. «Evaluamos los efectos de los antibióticos sobre varios productos químicos y puntos finales biológicos, incluido el crecimiento y la productividad vegetal, el intercambio neto de gases de efecto invernadero de los ecosistemas, la estructura de la comunidad microbiana y la proliferación de genes de resistencia a los antibióticos en el suelo», detalla Sallach. El equipo determinó que algunos compuestos son más móviles que otros en el sistema planta-suelo. Sin embargo, también demostraron que el riego rutinario no agregaba ninguna acumulación significativa de antibióticos, lo cual indicó que los compuestos se degradan ya sea bióticamente (degradación microbiana), o abióticamente a través de la hidrólisis y la fotolisis. Los resultados mostraron asimismo que, a pesar del efecto tóxico en las primeras fases de crecimiento de la cebada, la planta madura no se vio afectada de forma determinable por la exposición a los antibióticos. En cuanto al aumento de la resistencia, el equipo sospecha que la duración de la exposición ejerce una mayor influencia que el aumento de las concentraciones. También se midió la transmisión de los gases de efecto invernadero del mesocosmos, lo cual reveló un efecto sutil en el intercambio neto de CO2 de los ecosistemas, derivado de la exposición a los antibióticos. Actualmente, el equipo está relacionando los cambios en el flujo de gases con los cambios en la estructura de las comunidades microbianas que los producen. El método de PhytoPharm ya se utiliza en diversos proyectos de seguimiento y nuevos, por ejemplo, en investigaciones sobre los efectos de otros compuestos farmacéuticos, así como de compuestos de países de todo el mundo. Además, Sallach acaba de conseguir fondos para investigar cómo se degradan los antibióticos cuando son absorbidos por las plantas y qué mecanismos emplean las plantas para eliminar la toxicidad de estos compuestos.
Palabras clave
PhytoPharm, productos farmacéuticos, suelo, agricultura, planta, aguas residuales, cebada, antibiótico, ecosistema, gases de efecto invernadero, microbiano, CO2, compuestos
