Los primeros en responder a un derrame de petróleo

Ha pasado más de un mes desde la explosión de la plataforma petrolífera Deepwater Horizon de la compañía BP localizada en el Golfo de México. En dicha explosión murieron 11 trabajadores y comenzó a derramarse una gran cantidad de petróleo. Aunque desde el primer momento se tomaron diferentes medidas para paliar los efectos, lo cierto es que son los microorganismos los primeros que respondieron al vertido. Aquí os traigo la traducción del comentario "Small Things: First Responders to Oil Spills" escrito por los profesores D. Jay Grimes y Ronald M. Atlas en el blog "Small Things Considered". Probablemente el nombre de Ronald Atlas les suene a los alumnos de Ciencias Ambientales porque es autor de uno de los libros de texto que se utilizan en clase.

El derrame visto desde el espacio. Fotografía realizada el 24 de mayo. (Fuente: Wikipedia)

El 20 de abril de 2010, la plataforma petrolífera Deepwater Horizon localizada mar adentro en el norte del Golfo de México, explotó por causas indeterminadas. Dos días después la plataforma se hundió causando la ruptura total de las tuberías de perforación y provocando el derrame de enormes cantidades de petróleo. Las estimaciones más bajas asumen que el derrame ya ha eclipsado los 11 millones de galones (41 millones de litros) del Exxon Valdez en el año 1989. Antes de que el petróleo deje de fluir la cantidad derramada podría ser superior a los 140 millones de galones (529 millones de litros) vertidos en el Golfo de México por el estallido en 1979 de la plataforma Ixtoc-1 (*).

Dilución seriada mostrando Materia Orgánica Disuelta Coloreada. Los números son unidades estandarizadas. (Fuente: SCCF Recon)

El primer buque oceanográfico en el lugar fue el R/V Pelican. Posteriormente, tanto la compañía BP como la NOAA, enviaron buques de investigación al lugar. El Pelican realizó mediciones fluorimétricas de la materia orgánica disuelta coloreada (CDOM), para estimar indirectamente la cantidad de hidrocarburos dispersados en el agua. De esa forma encontró varias "plumas" o manchas de CDOM a profundidades entre 700 y 1,300 metros. Se han tomado muestras de agua de esas plumas para su posterior análisis para determinar la cantidad de petróleo. BP realizó diversos anuncios (18 de mayo, 23 y 25) por parte de los científicos de la NOAA, la EPA, y la BP presentes en el barco R/V Brooks McCall. Éstos comprobaron que la fluorescencia de fondo era de 5 ppb con picos de hasta ligeramente por encima de 20 ppb en los 1.200 metros. La fluorescencia de fondo puede ser atribuida a una serie de causas, incluyendo el hecho de que hay 63 filtraciones naturales en el norte del Golfo de México que contribuirían con alrededor de 20 millones de galones de petróleo al año (hacer click aquí y aquí para más detalles). Según todas las apariencias, una mancha de petróleo se está moviendo muy por debajo de la superficie, mientras que el petróleo también se está moviendo en la superficie y contaminando las costas de Louisiana.

Evolución de una mancha de petróleo. (Fuente: Tecnum)

Sin duda, los microbios del Golfo se han visto expuestos al petróleo, tanto en la superficie como en profundidad-y han sido los primeros en responder. Aunque muchos microbiólogos están interesados en la identidad de las bacterias degradadoras de petróleo, ese detalle es de menor relevancia que los cambios químicos que provocará la comunidad microbiana de microorganismos degradadores de petróleo. Por lo general, como se observó en las costas afectadas por el derrame del Exxon Valdez, la presencia de microorganismos degradadores de petróleo en la comunidad microbiana va desde menos del 1% a un 10% en aguas marinas y sedimentos expuestos al petróleo en crudo. Los microorganismos degradadores de hidrocarburos son diversos e incluyen especies de Vibrio y Pseudomonas junto con otros géneros como Alkinovorax, aislado precisamente en el Golfo de México.

Los científicos a bordo del Pelican tomaron muestras para análisis microbianos utilizando métodos moleculares modernos y así identificar y caracterizar las comunidades microbianas. También midieron el oxígeno disuelto (OD) en el interior de las "plumas" y se determinó que existía una relación inversa entre el CDOM y el oxígeno disuelto, lo que indicaba que había una degradación activa del petróleo por parte de los microorganismos en el interior de las "plumas". Los resultados mostraron que las lecturas de OD en el máximo de la pluma estaban reducidas en un 30%, pero ese valor no es tan bajo como para impedir la degradación aeróbica microbiana, un proceso muchísimo más rápido que la biodegradación anaeróbica de hidrocarburos. A pesar de la preocupación de que la bajada de OD podría volver las aguas anóxicas y por lo tanto inadecuadas para los peces, la experiencia con el derrame del Exxon Valdez sugiere que un 30% de reducción de la OD para el agua corriente es lo que se debe esperar como resultado de una activa biodegradación aeróbica de hidrocarburos. Con pocas excepciones, los datos del Brooks McCall no muestran zonas con bajas OD, por el contrario, estos datos muestran aumentos consistentes de la OD con la profundidad a partir de los 500-600 metros. Una de las excepciones que han hecho notar los científicos a bordo de la Brooks McCall muestra un pico de fluorescencia de más de 20 ppb conjuntamente a una reducción de la OD de 6 a 5 mg/L.

Biodegradación del petróleo por microorganismos. Los procesos de biodegradación son fundamentalmente aerobios. Los microorganismos azules son los biodegradadores. Dicha población crece y puede ser presa de otros microorganismos (protozoos y virus). A su vez, la degradación del petróleo cambia su composición y permite que sea accesible por otro tipo de microorganismos llamados consumidores secundarios(Fuente: Nature)

Las muestras de agua con petróleo recogidas por el Pelican evidencian la presencia de microbios en la superficie de las gotas de crudo (Grimes et al., datos de tinción de DAPI y FISH sin publicar). Las plumas subsuperficiales se pueden estar formando por la adición de dispersantes en las profundidades donde se está produciendo el derrame de petróleo. La fina dispersión material también puede ser debida a la mezcla del petróleo caliente que sale del derrame(~ 200 º C) con el agua de mar fría (~ 4 º C). Cualquiera que sea la explicación, el aumento de superficie que ofrecen esas gotitas de petróleo deberían permitir una mayor colonización por bacterias que degradan hidrocarburos. De hecho, los estudios sobre los derrames de petróleo anteriores, incluido el Ixtoc-1 y el derrame de 1978 del Amoco Cádiz en la costa de Bretaña, indican que los microbios son los primeros en responder, para degradar el petróleo a medida que avanza hacia las zonas costeras sensibles. Los estudios en curso deben mostrar como de efectivos serán en la mitigación del actuales desastroso derrame que está afectando la costa del Golfo.

Bacterias teñidas con DAPI adheridas a una gota de petróleo del vertido producido por el accidente en la plataforma Deepvater Horizon. (Fuente: Jay Grimes)

Addendum de Ron Atlas

Lo que está claro de los estudios sobre vertidos anteriores, incluyendo los estudios sobre el derrame del Exxon Valdez y un derrame experimental llevado a cabo por la EPA y realizado a lo largo de la costa de Delaware, es que es muy improbable que añadir microbios al vertido sea de alguna ayuda. Mientras que los cultivos puros de microbios hacen un trabajo maravilloso de degradación de hidrocarburos en los matraces de laboratorio y en los biorreactores, nunca han demostrado ser capaces de competir con la diversa comunidad de microorganismos degradadores de petróleo que se desarrolla de forma natural en los océanos contaminados con petróleo crudo. Tampoco son capaces de degradar todos los hidrocarburos presentes en la compleja mezcla que es el petróleo crudo. Pero eso no impide que haya empresas que traten de vender una solución inmediata que limpie al instante el petróleo derramado, o de ignorar o denigrar a la literatura científica acerca de la falta de demostración de que la siembra de cultivos es mejor que la adición de fertilizantes en la aceleración de las tasas de biodegradación de petróleo.

Durante el incidente del Exxon Valdez tuve el trabajo de evaluar muchos de los productos llevados al laboratorio de campo en Valdez. Esto incluía cultivos incluidos en arcillas que se suponía podrían hacer que el petróleo de la bahía Prince William desapareciese. La idea era que las arcillas provocaran que el petróleo se hundiera y desapareciera de la vista, pero no había pruebas de que las bacterias adheridas a las arcillas podrían competir con los microorganismos indígenas degradadores de petróleo que ya habían colonizado el crudo. Otra idea era utilizar ralladuras de limón y de naranja que provocarían la desaparición inmediata del petróleo, de hecho si se utiliza una prueba olfativa para detectar la presencia de petróleo se y agrega la suficiente cantidad de naranjas y limones, uno no será capaz de oler el crudo y podría concluir erróneamente que el petróleo se había ido. Años más tarde, en respuesta a un derrame en la selva amazónica en Ecuador, quedé horrorizado al ver a los trabajadores tirar ralladuras de limón en el petróleo. Sí, las mismas barricas de limones que no se había utilizado en la bahía de Prince William se habían llevado al Ecuador y habían sido vendidas como la solución biorremediadora maravillosa. Teniendo en cuenta las numerosas noticias de gente a lo largo de la costa del Golfo que dice que el petróleo debe estar cerca porque lo huele, mi temor es que alguien podría tratar de vender ese tratamiento a un gerente de BP o a un grupo local de ciudadanos que no esté familiarizado con las bacterias para degradar el petróleo, la biorremediación y los complejos análisis químicos que se utilizan para determinar la presencia de petróleo. Esta semana he recibido varias notas por correo electrónico de compañías que dicen estar educando a BP acerca de todas las campañas de desinformación científica, como los reclamos de que hay cultivos de microorganismos capaces de degradar instantáneamente el petróleo y que no suponen un peligro ecológico porque no son capaces de reproducirse. Esperemos que BP insista en los métodos científicamente probados y se resista a la tentación de comprar curas milagrosas.

Los autores: Ronald Atlas, Profesor de Biología y Salud Pública en la Universidad of Louisville (izquierda) y D. Jay Grimes, Profesor del Departamento de Ciencias Costeras y Ecología Microbiana Marina en el Laboratorio de Investigación de la Costa del Golfo, Universidad del Sur de Mississippi (derecha).

(*) Para comparar con algo más cercano. El Prestige vertió 63.000 toneladas de las 77.000 que transportaba. Asumiendo que 1000 litros de petróleo pesan unos 840 kilos (depende de la densidad), los 529 millones de litros equivaldrían a 446.000 toneladas.

Siglas:
DAPI: Técnica de fluorescencia con el colorante DAPI que tiñe el DNA.
EPA = Environmental Protection Agency.
FISH: Fluorescence in situ hybridization.
ppb = Parts Per Billion. En español, partes por cada 1000 millones ó: 1 en 10⁹.
NOAA= National Oceanic and Atmospheric Agency.
R/V = Research Vessel, barco de investigación

Head, I., Jones, D., & Röling, W. (2006). Marine microorganisms make a meal of oil Nature Reviews Microbiology, 4 (3), 173-182 DOI: 10.1038/nrmicro1348

Share|