Estudio revela contaminación por antibióticos en río brasileño y posible solución natural
Una investigación realizada por científicos del Centro de Energía Nuclear en la Agricultura de la Universidad de São Paulo (CENA-USP) y publicada en la revista Environmental Sciences Europe identificó residuos de diferentes clases de antibióticos en el río Piracicaba, en el interior del estado de São Paulo, Brasil. El estudio evaluó cómo estas sustancias se acumulan en los peces y si una planta acuática común en la región, la Salvinia auriculata, podría mitigar parcialmente esta acumulación.
El trabajo, liderado por Patrícia Alexandre Evangelista y apoyado por FAPESP, combinó monitoreo ambiental, estudios de bioacumulación, análisis de daños genéticos en organismos acuáticos y experimentos de fitorremediación. Este enfoque integral permitió no solo mapear la contaminación, sino también discutir los riesgos ecológicos y posibles estrategias para abordar un problema asociado tanto al uso humano como al veterinario de medicamentos.
Las muestras se recolectaron en la región de la presa de Santa Maria da Serra, cerca del embalse de Barra Bonita, donde se acumulan contaminantes de toda la cuenca del río Piracicaba. El área recibe contribuciones de aguas residuales urbanas tratadas, efluentes domésticos, actividades de acuicultura y cría de cerdos, así como escorrentía difusa asociada a la agricultura.
Se analizaron muestras de agua, sedimento y peces en dos períodos: la temporada de lluvias y la estación seca. El monitoreo incluyó 12 antibióticos de clases ampliamente utilizadas: tetraciclinas, fluoroquinolonas, sulfonamidas y fenoles. “Los resultados mostraron un patrón claro de estacionalidad. Durante la temporada de lluvias, la mayoría de los antibióticos presentaron concentraciones por debajo de los límites de detección. En cambio, en la estación seca, cuando el volumen de agua disminuye y los contaminantes se concentran, se detectaron diferentes compuestos”, explicó Evangelista.
Las concentraciones encontradas variaron de nanogramos por litro en el agua a microgramos por kilogramo en el sedimento. En este último, por ejemplo, se detectaron fluoroquinolonas, como la enrofloxacina, y sulfonamidas en niveles superiores a los reportados en estudios internacionales comparables. El sedimento, rico en materia orgánica y nutrientes como fósforo, calcio y magnesio, actúa como un reservorio de estos compuestos, con potencial de removilización a lo largo del tiempo.
“Uno de los hallazgos más sensibles del estudio fue la detección de cloranfenicol en peces lambari (Astyanax sp.) recolectados con pescadores de la región de Barra Bonita. El cloranfenicol es un antibiótico cuyo uso en animales de producción está prohibido en Brasil, debido a los riesgos asociados a su toxicidad”, afirmó la investigadora.
La sustancia solo se encontró en el pez durante la estación seca, con concentraciones del orden de decenas de microgramos por kilogramo. Este resultado es preocupante, ya que involucra a una especie ampliamente comercializada y consumida localmente, lo que indica una posible vía de exposición humana indirecta a través de la alimentación.
Según Evangelista, la elección del cloranfenicol y la enrofloxacina como foco de los experimentos de laboratorio se debió a su relevancia ambiental y sanitaria. “La enrofloxacina se utiliza ampliamente en la cría de animales, incluida la acuicultura, y también en la medicina humana. El cloranfenicol, aunque prohibido para animales de producción, todavía se utiliza en humanos y funciona como un marcador histórico de contaminación persistente”, dijo.
Fitorremediación
Además de mapear la contaminación, el estudio investigó si la Salvinia auriculata (conocida popularmente como mururé-carrapatinho, orelha-de-onça y salvínia), una macrófita flotante a menudo considerada una plaga en cuerpos de agua, podría actuar como aliada en la eliminación de antibióticos del medio ambiente.
En experimentos de laboratorio, la planta se expuso a concentraciones ambientales y a concentraciones cien veces mayores de enrofloxacina y cloranfenicol, utilizando compuestos radiomarcados con carbono-14. El uso de moléculas radiomarcadas permitió rastrear con precisión el destino de los antibióticos en el agua, la planta y los peces.
“Los resultados mostraron una alta eficiencia de la Salvinia en la eliminación de la enrofloxacina: en tratamientos con mayor biomasa vegetal, más del 95% del antibiótico se eliminó del agua en pocos días. La vida media del compuesto se redujo a aproximadamente dos o tres días. En el caso del cloranfenicol, la eliminación fue más lenta y parcial. La planta pudo eliminar entre el 30% y el 45% del antibiótico del agua, con vidas medias entre 16 y 20 días, lo que indica una mayor persistencia del compuesto en el medio ambiente”, declaró la investigadora.
Las imágenes de autorradiografía revelaron que, en ambos casos, los antibióticos se concentraron principalmente en las raíces de la planta, lo que sugiere que la rizofiltración y la absorción radicular desempeñan un papel central en el proceso.
Bioacumulación
Uno de los aspectos más complejos del estudio se refiere a la bioacumulación en los peces. Experimentos controlados mostraron que la simple reducción de la concentración del antibiótico en el agua no necesariamente implica una menor absorción por parte del organismo.
Para la enrofloxacina, la mayor parte del compuesto permaneció disuelto en el agua y fue eliminado relativamente rápido por el lambari, con una vida media de alrededor de 21 días. El factor de bioconcentración fue bajo, lo que indica una menor tendencia a la acumulación en los tejidos. El cloranfenicol, por otro lado, mostró un comportamiento diferente. El antibiótico mostró una mayor persistencia en el organismo, con una vida media superior a 90 días y un factor de bioconcentración elevado, lo que refleja una mayor retención en los tejidos de los peces.
La presencia de la Salvinia auriculata alteró esta dinámica. Aunque la planta redujo significativamente la cantidad de antibiótico en el agua, en algunos casos hubo un aumento en la velocidad de absorción por parte del pez. Una de las hipótesis es que la planta podría transformar parcialmente el compuesto original o modificar su forma química, haciéndolo más biodisponible, incluso a concentraciones totales menores.
“Esto demuestra que usar plantas como ‘esponjas’ de contaminantes no es algo trivial. La presencia de la macrófita cambia todo el sistema, incluida la forma en que el organismo entra en contacto con el contaminante”, afirmó Evangelista.
A pesar de estas complejidades, un resultado relevante surgió de los análisis genotóxicos. El cloranfenicol indujo un aumento significativo en el daño al ADN de los peces, medido por la frecuencia de micronúcleos y anomalías nucleares en las células sanguíneas. Cuando la Salvinia auriculata estaba presente en el sistema, este daño se redujo claramente, acercándose a los niveles observados en los grupos de control. Para la enrofloxacina, por otro lado, la presencia de la planta no condujo a una atenuación significativa de los efectos genotóxicos.
“La interpretación que proponemos es que, en el caso del cloranfenicol, la planta podría generar subproductos menos genotóxicos o liberar compuestos antioxidantes en la rizosfera, reduciendo el estrés oxidativo en los peces. La enrofloxacina, químicamente más estable, puede originar metabolitos persistentes y potencialmente tóxicos, cuya acción no es neutralizada por la macrófita”, declaró la investigadora.
Evangelista afirma que la Salvinia auriculata no debe considerarse una solución simple o definitiva para la contaminación por antibióticos. El estudio evidencia tanto su potencial como sus limitaciones. Además de las incertidumbres sobre la formación de subproductos, existe el desafío de manejar la biomasa contaminada. Si no se elimina y trata adecuadamente, la planta puede convertirse en una fuente secundaria de contaminación, reintroduciendo los antibióticos en el medio ambiente.
Aún así, los resultados indican que las macrófitas acuáticas pueden integrarse en estrategias de mitigación de bajo costo y basadas en la naturaleza, especialmente en sistemas donde las tecnologías avanzadas de tratamiento, como la ozonización o los procesos oxidativos, no son económicamente viables.
“El estudio muestra que el problema es real, medible y complejo. Y que cualquier estrategia de afrontamiento debe considerar no solo la eliminación del contaminante, sino también sus efectos biológicos y ecológicos”, afirmó la investigadora.
“La detección de residuos de antibióticos en agua, sedimentos y peces del río Piracicaba muestra cuán dañinas pueden ser las actividades humanas. La resistencia de los microorganismos a los antibióticos puede provocar la aparición de superbacterias en el medio ambiente. La investigación aportó un resultado muy positivo, con soluciones ambientales de bajo costo, permitió comprender mejor el funcionamiento integrado de los ecosistemas acuáticos y aprovechar técnicas naturales eficaces para la mitigación de impactos”, dijo Valdemar Luiz Tornisielo, orientador de la investigación de Evangelista y coautor del artículo.
Las moléculas radiomarcadas en el estudio fueron proporcionadas por la IAEA (Agencia Internacional de Energía Atómica).
El artículo Integrated approach for assessing and mitigating antibiotic contamination in natural waters using bioaccumulation and phytoremediation puede leerse aquí.
