El aire interior en las casas urbanas de los países desarrollados suele estar contaminado con niveles significativos de Compuestos Orgánicos Volátiles (COV), como el formaldehído, el benceno y el cloroformo. En el mejor de los casos se utilizan filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air) para mantener alejados a los alérgenos y partículas del polvo, pero algunos compuestos peligrosos son demasiado pequeños para ser atrapados por estos. Así por ejemplo, pequeñas moléculas como el cloroformo, que está presente en el agua clorada, o el Benceno, que es un componente de la gasolina, se acumulan en nuestras casas cuandos nos duchamos o hervimos agua, o  cuando tenemos aparcados los coches o la segadora de césped en el garaje de viviendas unifamiliares. Tanto la exposición al benceno como al cloroformo se han relacionado con el cáncer, y aquellas personas que pasan mucho tiempo en el hogar, como los niños y los trabajadores domésticos, reciben una dosis proporcionalmente más alta de carcinógenos que la población general.

Ahora, los investigadores de la Universidad de Washington (UW) han modificado genéticamente una planta de interior común, la hiedra Pothos, para eliminar el cloroformo y el benceno del aire que la rodea. Las plantas modificadas expresan una proteína, denominada 2E21, que transforma estos compuestos en moléculas que las plantas pueden usar para apoyar su propio crecimiento.

«No se habla lo suficiente sobre la presencia de estos compuestos orgánicos peligrosos en los hogares, y creo se debe a que no podemos hacer nada al respecto. Ahora hemos diseñado plantas de interior para que eliminen estos componentes de forma natural”, declaró el autor principal de la investigación, Stuart Strand, que es profesor de investigación del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la UW.

Plantas de interior para obtener un aire limpio en el hogar

La utilización de plantas de interior para conseguir un ambiente más sano el hogar ha sido ampliamente promocionada por tener la capacidad de eliminar contaminantes del aire de interiores. Este enfoque, conocido como el concepto “hígado verde”, es la idea central del campo de la fitorremediación que aprovecha la capacidad de ciertas plantas para absorber, acumular, metabolizar, volatilizar o estabilizar contaminantes presentes en el suelo, aire o agua.

Sin embargo, la tasa de absorción de formaldehído a través de la superficie de las hojas de las plantas típicas en casa parece ser insuficiente para eliminarlo de una habitación común sin un número excesivo de plantas. Varios estudios han encontrado que las plantas comunes pueden eliminar los VOC como el formaldehído y el benceno desde el aire, pero esos estudios produjeron estimaciones altamente variables de la velocidad con que una especie de planta particular elimina un contaminante determinado del aire, y además, las concentraciones utilizadas en estas pruebas fueron de varios órdenes de magnitud mayores que las típicas del aire doméstico.

A pesar de estos datos, las plantas tienen muchas características atractivas como plataforma para el metabolismo de los contaminantes orgánicos. A diferencia de la mayoría de las bacterias, las plantas cultivadas tienen un exceso de energía disponible para apoyar la catálisis cometabólica. Las plantas tienen altas áreas de superficie que facilitan la transferencia masiva de gases traza del aire. Además son autosuficientes y no requieren el alto mantenimiento típico de los sistemas bacterianos, y exista una certeza de la composición genética y enzimática de la planta cultivada en comparación con una comunidad bacteriana del suelo. Es por todo ello, que los investigadores decidieron modificar genéticamente plantas para aumentar la desintoxicación del aire interior mediante la adición de la capacidad de metabolizar los COV ​en una planta de interior común.

Modificación genética de la planta para aumentar su capacidad de desintoxicación

El equipo decidió usar una proteína llamada citocromo 2E1, que está presente en todos los mamíferos, incluidos los humanos. En nuestros cuerpos, el 2E1 convierte el benceno en un químico llamado fenol y el cloroformo en dióxido de carbono e iones de cloruro. Pero el 2E1 se encuentra en nuestro hígado y solo se activa cuando bebemos alcohol. Por lo tanto, no está disponible para ayudarnos a procesar los contaminantes en nuestro aire.

«Decidimos que deberíamos tener esta reacción fuera del cuerpo en una planta, un ejemplo del concepto ‘hígado verde’. Y el 2E1 también puede ser beneficioso para la planta. Las plantas usan el dióxido de carbono y los iones de cloruro para hacer sus alimentos, y usan fenol para ayudar a hacer los componentes de sus paredes celulares» explica Strand.

Los investigadores hicieron una versión sintética del gen que sirve como instrucciones para hacer la forma del 2E1. Luego lo introdujeron en la hiedra photos para que cada célula de la planta expresara la proteína. La hiedra Pothos no florece en climas templados, por lo que las plantas modificadas genéticamente no podrán propagarse a través del polen.

«Todo este proceso tomó más de dos años. Eso es mucho tiempo, en comparación con otras plantas de laboratorio, que pueden tardar unos meses. Pero queríamos hacer esto en pothos porque es una planta de interior robusta que crece bien en todo tipo de condiciones» comenta el otro autor del estudio, Long Zhang, cientifico en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la UW.

Posteriormente, los investigadores probaron qué tan bien sus plantas modificadas podrían eliminar los contaminantes del aire en comparación con la pothos normal. Pusieron ambos tipos de plantas en tubos de vidrio y luego agregaron benceno o gas cloroformo en cada tubo. Durante 11 días, el equipo realizó un seguimiento de cómo cambió la concentración de cada contaminante en cada tubo.

Para las plantas no modificadas, la concentración de cualquiera de los dos gases no cambió con el tiempo. Pero para las plantas modificadas, la concentración de cloroformo se redujo en un 82% después de tres días, y era casi indetectable al to día. La concentración de benceno también disminuyó en los viales de plantas modificadas, pero más lentamente: en el día ocho, la concentración de benceno había disminuido en aproximadamente un 75%.

Para detectar estos cambios en los niveles de contaminantes, los investigadores utilizaron concentraciones de contaminantes mucho más altas que las que normalmente se encuentran en los hogares. Pero el equipo espera que los niveles de la casa bajen de manera similar, si no más rápido, en el mismo período de tiempo. Además las plantas en el hogar también deberían estar de un recinto donde el aire se mueve y se desplace.

«Si tienes una planta que crece en la esquina de una habitación, tendrá algún efecto en esa habitación. Pero sin el flujo de aire, una molécula en el otro extremo de la casa tardará mucho tiempo en llegar a la planta» explica Strand.

El equipo está trabajando actualmente para aumentar las capacidades de las plantas al agregar una proteína que puede descomponer otra molécula peligrosa que se encuentra en el aire del hogar: el formaldehído, que está presente en algunos productos de madera, como pisos laminados y gabinetes, y humo de tabaco.

Créditos imagen portada: MARK STONE/UNIVERSITY OF WASHINGTON