Río Bogotá concentra bacterias resistentes y parásitos asociados con el riego agrícola

 Investigaciones del grupo Resiliencia y Saneamiento Ambiental (RESA) de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) han documentado que el río Bogotá no solo concentra contaminación química y microbiológica, sino que además actúa como reservorio de bacterias resistentes a antibióticos y de parásitos que pueden llegar a los cultivos irrigados en la Sabana occidental, lo que representa un riesgo persistente para la salud pública y ambiental.

Aunque Colombia se cuenta entre los países con mayor disponibilidad de agua en el mundo, el deterioro de los ecosistemas asociados con el ciclo hídrico ha afectado la calidad y disponibilidad de este recurso en diferentes regiones del país. El río Bogotá, eje ambiental y social de la Sabana y de Cundinamarca, refleja con claridad estas tensiones entre riqueza hídrica y presión humana.

Con origen en el páramo de Guacheneque, en el municipio de Villapinzón (Cundinamarca), este afluente recorre cerca de 380 km a través de 47 municipios del departamento antes de desembocar en el río Magdalena. En Bogotá atraviesa el occidente de la ciudad por localidades como Suba, Engativá, Fontibón, Kennedy y Bosa, y resulta fundamental para el abastecimiento, la agricultura y la industria regional.

A lo largo de su recorrido se distinguen tres tramos principales: la cuenca alta, que comprende municipios como Villapinzón, Chocontá, Tocancipá, Cajicá y Chía; la cuenca media, que incluye la zona urbana de Bogotá y municipios como Cota, Funza, Mosquera y Soacha, en donde se concentra la mayor carga contaminante, y la cuenca baja, que se extiende desde Alicachín, en Sibaté, hasta Girardot, donde el río desemboca en el Magdalena.

En dicho sistema hídrico se concentran actividades económicas y productivas de gran escala, así como procesos urbanos y agrícolas que han transformado el territorio durante el último siglo. Estos cambios en el uso del suelo, junto con la descarga de aguas residuales domésticas e industriales, han contribuido al deterioro de este cuerpo de agua, uno de más estudiados del país.

Las investigaciones científicas han seguido de cerca sus transformaciones, desde los cambios en la microbiología del agua —es decir en los microorganismos que habitan el río y responden a la contaminación— hasta la presencia de metales, fármacos y microorganismos resistentes a antibióticos.

Actualmente el río Bogotá es una compleja mezcla de contaminación tradicional y emergente. Estudios realizados en su cuenca alta —en municipios como Villapinzón— ya habían documentado los efectos de las actividades humanas sobre las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas del agua, así como la presencia de contaminantes específicos como el cromo.

Más abajo, en la cuenca media —donde los cambios en el uso del suelo son más intensos—, estudios realizados entre 2007 y 2019 para comparar la evolución de la calidad del agua confirmaron la presencia constante de coliformes totales y Escherichia coli —bacterias que se utilizan como indicadores de contaminación por aguas residuales—, mientras afluentes como el río Tunjuelo reflejan la misma tendencia de baja calidad del agua.

Durante más de dos décadas el grupo RESA de la Facultad de Ingeniería de la UNAL, dirigido por la profesora Martha Bustos López, ha investigado la relación entre contaminación hídrica, saneamiento y salud ambiental en la cuenca del río Bogotá, evidenciando un deterioro sostenido en la calidad del agua y en los sedimentos asociados con sistemas de riego agrícola.

La Ramada, punto crítico de la contaminación

En ensayos de toxicidad aguda y crónica realizados en 2020 en sedimentos de los canales de riego del distrito de La Ramada, en la cuenca media, los resultados mostraron la persistencia de la contaminación. Esto demuestra que los contaminantes no solo están presentes en el agua, sino que también se acumulan en el lecho del ecosistema, manteniendo activa la fuente de riesgo incluso cuando las condiciones del flujo hídrico cambian.

En ese mismo sistema de riego agrícola, investigaciones posteriores comprobaron la presencia de bacterias resistentes a antibióticos betalactámicos —como la amoxicilina— en aguas utilizadas para riego.

Este resultado indica que el río Bogotá no es solo un receptor de contaminantes, sino también un espacio en donde los microorganismos pueden desarrollar y compartir mecanismos de resistencia antimicrobiana, fenómeno reconocido como una de las principales amenazas globales para la salud pública.

También se han evaluado los efectos de la actualización del Plan de Ordenación y Manejo de la Cuenca Hidrográfica (POMCA) sobre la calidad del agua en municipios como Funza y Mosquera, con el fin de analizar si las estrategias actuales de gestión ambiental están logrando mitigar la contaminación en zonas de alta afectación.

Además, en 2022 se confirmó la presencia de parásitos de interés sanitario, como Giardia y Cryptosporidium, tanto en aguas de riego como en hortalizas cultivadas en la Sabana occidental de Cundinamarca.

La presencia de estos organismos en cultivos de consumo humano evidencia que la contaminación hídrica se puede trasladar desde el río hasta los alimentos, ampliando así el alcance del riesgo sanitario más allá del ecosistema acuático.

Estudios recientes basados en análisis metagenómicos —técnicas que permiten estudiar el ADN de comunidades completas de microorganismos presentes en el agua— han mostrado, además, una alta presencia de genes asociados con resistencia antimicrobiana y cambios significativos en las comunidades microbianas del río.

Los investigadores del grupo RESA consideran que el río funciona como un “reactor biológico” en el que los microorganismos intercambian información genética que les permite sobrevivir a antibióticos y contaminantes presentes en el ambiente.

Los estudios desarrollados ofrecen una visión integrada del problema, que conecta la contaminación del río Bogotá con la agricultura de la Sabana y con riesgos directos para la salud humana, lo que refuerza la necesidad de fortalecer la gestión del agua, el saneamiento y el monitoreo ambiental en la cuenca.

 

Bacterias halladas en ambientes silvestres controlarían devastador hongo del tomate

Las promisorias bacterias, que viven entre las raíces de plantas que crecen en zonas de bajo impacto humano, ofrecerían una defensa efectiva contra el hongo Fusarium, una de las mayores amenazas de los cultivos de tomate, ya que provoca la muerte de las raíces y pérdidas que oscilan entre el 30 y 40 % de la producción en mundial.

En Colombia, donde el tomate (Solanum lycopersicum) es una de las hortalizas más cultivadas y consumidas en ensaladas y conservas, los agricultores deben enfrentar en cada ciclo de producción un posible ataque de Fusarium oxysporum, un hongo dañino que compromete la salud y la productividad del cultivo, ya que infecta las raíces y causa daños vasculares y necrosis, por lo que es uno de los más devastadores.

El tomate se siembra especialmente en el Valle del Cauca, el valle del Magdalena, Antioquia y en la Costa Atlántica, en donde la mayoría de los agricultores utilizan métodos de control tradicionales con agroquímicos, los cuales pueden tener efectos limitados con consecuencias secundarias para el suelo, el ambiente e incluso para el ser humano.

Frente a este problema, el biólogo Arturo Gutiérrez Urrego, magíster en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, propone una alternativa basada en bacterias endófitas, es decir, aquellas que viven dentro de los tejidos de las plantas, particularmente en las raíces en este caso. Para esto, identificó dos ecosistemas poco intervenidos en el Valle del Cauca: uno en un bosque montano en Calima y otro en la Laguna de Sonso, el humedal más extenso del departamento.

Para lograr resultados representativos, el investigador recolectó 24 raíces de distintas plantas, seleccionadas en su hábitat natural. Luego las trasladó al laboratorio para un riguroso proceso de desinfección, macerado y aislamiento de 168 tipos de bacterias endófitas. Posteriormente realizó las pruebas in vitro para observar e identificar cuáles mostraban capacidad inhibitoria frente al crecimiento tanto de F. oxysporum como de otros patógenos, entre ellos Rhizoctonia sp. y Pythium sp., que también afectan la salud del tomate y de otros cultivos.

Así, identificó 4 cepas de bacterias endófitas que mostraron un alto potencial para inhibir el crecimiento de estos patógenos en condiciones in vitro; esta son: Peribacillus simplex, Paenibacillus lupini, Neobacillus bataviensis y una del género Gottfriedia sp., “las cuales alcanzaron una inhibicion del crecimiento de los patógenos en al menos un 25 %”, informa el investigador.

Eficacia puesta a prueba

Después de identificar las cepas más efectivas en laboratorio, el investigador realizó ensayos adicionales en plantas de tomate de las variedades chonto y Heinz 1706, ampliamente cultivadas en la industria agrícola. En este ensayo inoculó las plantas con cada una de las cepas que mostraron potencial biocontrolador, y con F. oxysporum.

Posteriormente, para medir el nivel de infección en las raíces, utilizó la técnica de PCR (reacción en cadena de la polimerasa) en tiempo real, lo cual le permitió cuantificar la presencia del hongo y evaluar con mayor precisión el efecto antagonista de las bacterias endófitas en las plantas.

“Uno de los hallazgos más notables es el gran potencial biotecnológico de las comunidades microbianas en plantas que habitan en entornos poco perturbados. Las 4 cepas con mayor capacidad inhibitoria contra Fusarium, tanto en ensayos de laboratorio como en plantas mantenidas en condiciones de laboratorio, podrían abrir la puerta a un amplio reservorio de bacterias con aplicaciones valiosas para la industria agrícola”, explica.

Por tratarse de organismos endófitos, esta relación ofrecería una ventaja adicional. “Estas bacterias se podrían establecer en el interior de las raíces del tomate, desde donde ejercerían su efecto biocontrolador, lo que se podría reflejar en una reducción de las aplicaciones del producto en campo. Al estar dentro de los tejidos de la planta, las cepas biocontroladoras tendrían mayores oportunidades de persistir, evitando las limitaciones del ambiente externo, como la competencia con otros microorganismos y las condiciones ambientales típicas del suelo y el entorno en general”, destaca.

Este descubrimiento abriría un camino para futuros desarrollos en biofertilizantes y bioinoculantes que incorporen bacterias endófitas en la producción agrícola, especialmente en cultivos susceptibles a hongos patógenos como el tomate.

A partir de los resultados el magíster Gutiérrez plantea la necesidad de realizar más ensayos para evaluar el comportamiento de estas cepas en ambientes agrícolas reales, ya que la implementación de prácticas de control biológico basadas en microorganismos contribuiría con un sistema de agricultura más sostenible.

La tesis del investigador se llevó a cabo mediante el proyecto Tándem –que cuenta con el respaldo científico de los Institutos Max Planck en Alemania–, en los laboratorios de la Universidad del Valle, con la dirección del doctor David Johnston y la codirección del profesor Eyder Daniel Gómez López, de la UNAL Sede Palmira.

Métodos para detectar bacterias en la leche podrían mejorar

 Un estudio de Salmonella spp. y Staphylococcus aureus, bacterias causantes de problemas gastrointestinales y en casos graves shocks tóxicos, mostró que la prueba ELISA –basada en la detección de antígenos y anticuerpos, más sensible y rápida– podría ser un buen complemento para los procesos convencionales realizados en la industria láctea antes de la comercializar este importante producto de la canasta familiar.

Según la Organización Mundial de la Salud, cada año se registran cerca de 600 millones de enfermos y hasta 420.000 muertes por el consumo de alimentos contaminados, de ahí que la industria trate de controlar rigurosamente la presencia de microorganismos peligrosos para la salud.

Mientras que Salmonella spp. se halla en carne de aves, huevos, productos lácteos e incluso vegetales, pues forma parte del microbiota intestinal de los animales de sangre caliente, S. aureus, que forma parte tanto de la microbiota de las mucosas nasal y oral como de la piel de los humanos, puede llegar a cualquier alimento por mala manipulación, poca higiene o mal uso de elementos de protección.

“La leche de vaca es muy susceptible, ya que su gran contenido nutricional facilita el crecimiento de bacterias. Por eso el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (Icontec) tiene pautas claras para identificarlas antes de iniciar la distribución. Sin embargo, la mayoría de dichas pautas se basan en métodos tradicionales, aunque existen nuevas tecnologías, más sensibles y rápidas”, explica Luisa Fernanda Camacho Montoya, magíster en Ciencias - Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín.

Por eso ella evaluó su efectividad y la de otros métodos alternativos: “mientras el método tradicional se basa en el cultivo del microorganismo y requiere de infraestructura y mano de obra especializada, entre los métodos alternativos están los inmunológicos, como la prueba ELISA –que detecta la unión entre un antígeno y un anticuerpo– y los moleculares, como la PCR, que trabajan con fragmentos de ácidos nucleicos (ADN o ARN)”, señala.

En laboratorio, y con el acompañamiento de la profesora Olga Inés Montoya Campuzano, la magíster contaminó artificialmente leche ultrapasteurizada (UHT), es decir aquella que ya pasó por un proceso térmico extremo para eliminar contaminantes: “utilizamos este tipo de leche para garantizar su inocuidad. La inoculamos manualmente con las bacterias de interés y luego le aplicamos el método tradicional, la prueba ELISA y la PCR”.

Así encontró que aunque el método tradicional detectó exitosamente la Salmonella spp. no fue tan sensible para S. aureus: “como algunas muestras las diluimos, había baja presencia del microorganismo, y para esas nos arrojó falsos negativos”, explica la investigadora.

Por su parte la prueba ELISA fue muy efectiva para Salmonella spp., “con la ventaja de que es un proceso más rápido: menos de 2 días frente a los casi 8 días del método tradicional. Con la PCR no detectamos ningún positivo, probablemente porque en la manipulación de la muestra, o por su alta complejidad, se generó una interferencia”.

Al final, y de forma sorprendente, S. aureus no se detectó con ELISA ni con PCR, lo que tendría su explicación en que la leche tiene proteínas, lípidos y otras moléculas que también pueden interferir en las pruebas más sensibles: “concluimos que quizá los 30 minutos de incubación dispuestos para recuperar cantidades similares a las inoculadas no fueron suficientes para que el microorganismo creciera y generará las toxinas”.

Más allá de las condiciones ideales

Como en condiciones reales la leche puede estar contaminada con más microorganismos, la investigadora también inoculó estas dos bacterias junto a una benéfica: Lactococcus lactis, encontrada de forma “silvestre” por la profesora Mónica Durango en la microbiota natural de un derivado lácteo (queso doble crema).

“En este punto vimos que al estar las tres bacterias juntas recuperábamos mayor cantidad de S. aureus, por lo que presumimos que L. lactis inhibe el crecimiento de Salmonella spp., y esto a su vez facilita el crecimiento de S. aureus”, continúa.

Por último, evaluó leche cruda (que no ha pasado por procesos industriales) y encontró S. aureus de forma silvestre. “Pese a esto, cuando le inoculamos artificialmente Salmonella spp. y S. aureus, su detección y crecimiento disminuyó, lo que nos sugiere que hay un tipo de antagonismo y nos confirma que la confluencia de varios microorganismos puede afectar las pruebas convencionales, dejando así un camino abierto para nuevos estudios”.

Los detalles de esta investigación, junto con una tabla que resume los pros y los contras de cada método, están en la tesis “Evaluación de algunos métodos tradicionales de identificación para detectar Salmonella spp. y Staphylococcus aureus coagulasa positivaen leche”.

 

Combustible y plásticos sin petróleo y menos contaminantes gracias a las bacterias “eléctricas”

 Reemplazar el petróleo en la fabricación de materiales como el plástico es una urgencia por la contaminación ambiental que genera su producción todos los días; por esta razón, un grupo de investigadores aprovechó el potencial de bacterias de suelos de cultivos como el tomate para producir un compuesto llamado 1,3-propanodiol (usado en la industria farmacéutica, cosmética, de plásticos, textil y de alfombras), y potenciaron su capacidad hasta en un 7 % gracias al envío de electricidad a estos microorganismos.

Las bacterias forman parte de la cadena de reciclaje en la naturaleza; esto quiere decir que se alimentan de residuos que encuentran en el suelo –como papa, tomate o arroz, entre otros alimentos– y pueden transformar estos restos en sustancias útiles con mayor valor agregado para que los productores de industrias –como la agrícola o de combustibles– más “naturales” (biocombustibles) puedan tener mayores ingresos.

Según la Federación Nacional de Biocombustibles de Colombia, en 2026 la demanda mundial de estos combustibles aumentará en un 28 %, lo cual equivaldría a una producción de 41.000 millones de litros, y la meta para 2021 era reducir cerca de 3,2 millones de toneladas de dióxido de carbono.

Hoy los compuestos como el 1,3-propanodiol se obtienen a partir de sustancias como el petróleo, pero parece haber una alternativa, que tiene un protagonista muy abundante y que no representa altos costos para la industria: el glicerol crudo, un compuesto que se genera en grandes cantidades cuando se está produciendo biodiesel, un combustible menos contaminante y sostenible; sin embargo este gran potencial no se aprovecha, y en cambio sus residuos sí terminan representando un riesgo para el medioambiente al ser vertidos o desechados.

Por lo anterior, el ingeniero químico Óscar Aragón Caycedo, doctor en Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), evaluó cómo las bacterias de la especie Clostridium butyricum podrían utilizar el glicerol crudo para mejorar la producción de 1,3-propanodiol. Para ello utilizó electricidad como una forma de enviarles señales y corriente eléctrica a estos microorganismos, ya que se evidenció que cuando se enfrentan a esta situación empiezan a producir el compuesto deseado, pues de no hacerlo no pueden seguir creciendo.

Según el investigador, esto se da porque las bacterias tienen una serie de rutas celulares en las que interactúan los electrones que se envían desde la corriente eléctrica, y que, de no ser por el 1,3-propanodiol, no podrían seguir con su funcionamiento normal, lo que quiere decir que es un “salvavidas” de doble vía: tanto para las bacterias como para el medioambiente.

“Se encontró que esta cepa de Clostridium, que de hecho está presente en suelos de cultivos agrícolas a lo largo del país, puede mejorar esta producción hasta en un 7 %, lo que representaría un incremento para la producción en una industria que se espera valga cerca de 600 millones de dólares en los próximos años”, asegura el doctor Aragón.

El primer paso fue simular computacionalmente el efecto que tendría esta bacteria con la corriente eléctrica, que, como se dijo antes, es un puente de comunicación para que el microorganismo se comporte de la manera deseada. Esto se realizó gracias a modelos matemáticos que permitieron identificar si había un efecto en las rutas celulares que hacen que se produzca el 1,3-propanodiol.

Cómo explica el ingeniero Aragón, esta investigación involucró el análisis de 13 cepas nativas aisladas de suelos colombianos, que han sido estudiadas y caracterizadas por más de 15 años en el grupo de Bioprocesos y Bioprospección con la dirección de la profesora Dolly Montoya Castaño, rectora de la UNAL, y el profesor Gustavo Buitrago, fundadores del Instituto de Biotecnología de la Universidad.

Los microorganismos se tienen almacenados y vienen de distintas partes del país, lo cual también resulta promisorio y más sencillo para la industria biotecnológica, pues son bacterias que están presentes en los suelos de cada región del país.

A partir de los resultados de la simulación computacional se dio paso a probar este análisis en cultivos de dos de las cepas nativas que al parecer podían mejorar la producción.

“Se hicieron dos ensayos, uno en el que se ponía un reactor con dos electrodos (conductores eléctricos) tanto positivo como negativo, para ver cómo interactuaban en las bacterias; y por otro lado uno en el que se separaban estos electrodos para ver específicamente cómo los electrones, que son partículas con carga negativa, tenían un efecto en el microorganismo”, indica el investigador.

El segundo ensayo permitió que los niveles de producción del compuesto 1,3-propanodiol fueran mayores y más eficientes, y el experto asegura que el porcentaje de incremento de rendimiento obtenido (7 %) alcanzaría hasta un 10 o 12 % con mejoras en el diseño de los reactores y los microorganismos en investigaciones futuras.

"2015 ENCUENTRO CON LA NATURALEZA"

Metodologías moleculares para diagnóstico de bacterias en el arroz.

Certificar la calidad fitosanitaria de las semillas de arroz para importación y exportación es uno de los mayores retos que enfrentan los departamentos de protección de cultivos y oficinas de sanidad vegetal de América Latina y el Caribe (ALC). La restricción del movimiento de semillas de un país a otro, por la posible contaminación con patógenos, demanda la implementación de pruebas de laboratorio para evitar regirse exclusivamente por inspecciones visuales en el campo.

Ya que continuamente el listado de agentes patógenos regulados aumenta, la actualización constante es de vital importancia para el personal involucrado en actividades de diagnóstico molecular mediante análisis de laboratorio.

Fuente : CIAT - COLOMBIA