Planta acuática reduce antibióticos en el agua y daños genéticos en peces

Estudio realizado en el río Piracicaba, en el estado de São Paulo (Brasil), muestra que la macrófita Salvinia auriculata puede actuar como sumidero de estos contaminantes, con efectos positivos sobre la bioacumulación y la genotoxicidad

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – Un estudio realizado por investigadores del Centro de Energía Nuclear en la Agricultura de la Universidad de São Paulo (Cena-USP) y publicado en la revista Environmental Sciences Europe identificó residuos de diferentes clases de antibióticos en el río Piracicaba, uno de los principales cursos de agua del interior del estado de São Paulo (Brasil), y evaluó de forma integrada cómo estas sustancias se acumulan en peces y pueden ser parcialmente mitigadas por una planta acuática ampliamente distribuida en la región, la Salvinia auriculata.

El trabajo, liderado por Patrícia Alexandre Evangelista y apoyado por la FAPESP, combinó monitoreo ambiental, estudios de bioacumulación, análisis de daños genéticos en organismos acuáticos y experimentos de fitorremediación. El enfoque integrado permitió no solo mapear la contaminación, sino también discutir los riesgos ecológicos y las posibles estrategias para enfrentar un problema asociado tanto al uso humano como veterinario de medicamentos.

Las recolecciones se realizaron en la región de la represa de Santa Maria da Serra, cerca del embalse de Barra Bonita, donde se acumulan cargas provenientes de toda la cuenca del río Piracicaba. El lugar recibe aportes de aguas residuales urbanas tratadas, efluentes domésticos, actividades de acuicultura y de cría de cerdos, además del escurrimiento difuso asociado a la agricultura.

Se analizaron muestras de agua, sedimento y peces en dos períodos: el lluvioso y el de estiaje. En total, el monitoreo incluyó 12 antibióticos de clases ampliamente utilizadas – tetraciclinas, fluoroquinolonas, sulfonamidas y fenoles. “Los resultados mostraron un patrón claro de estacionalidad. Durante el período lluvioso, la mayoría de los antibióticos presentó 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”, dice Evangelista.

Las concentraciones encontradas variaron desde el orden de nanogramos por litro en el agua hasta microgramos por kilogramo en el sedimento. En el sedimento, 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 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 del tipo lambari (Astyanax sp.) recolectados con pescadores ribereños de la región de Barra Bonita. El cloranfenicol es un antibiótico cuyo uso en animales de producción está prohibido en Brasil, precisamente debido a los riesgos asociados a su toxicidad”, afirma la investigadora.

La sustancia se encontró en los peces únicamente durante el período de estiaje, con concentraciones del orden de decenas de microgramos por kilogramo. El resultado llama la atención por involucrar 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 de la enrofloxacina como foco de los experimentos de laboratorio se debió a la relevancia ambiental y sanitaria de ambos. “La enrofloxacina se utiliza ampliamente en la cría animal, incluida la acuicultura, y también en la medicina humana. El cloranfenicol, aunque está prohibido para animales de producción, todavía se utiliza en humanos y funciona como un marcador histórico de contaminación persistente”, explica.

Además de mapear la contaminación, el estudio investigó si Salvinia auriculata, una macrófita flotante frecuentemente considerada una plaga en cuerpos de agua, podría actuar como aliada en la eliminación de antibióticos del ambiente.

En experimentos de laboratorio, la planta fue expuesta 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 seguir con precisión el destino de los antibióticos en el agua, en la planta y en los peces.

“Los resultados mostraron una elevada eficiencia de la Salvinia en la eliminación de la enrofloxacina: en tratamientos con mayor biomasa vegetal, más del 95 % del antibiótico fue retirado del agua en pocos días. La vida media del compuesto cayó a alrededor de dos a tres días. En el caso del cloranfenicol, la eliminación fue más lenta y parcial. La planta fue capaz de retirar entre el 30 % y el 45 % del antibiótico del agua, con vidas medias entre 16 y 20 días, lo que indica mayor persistencia del compuesto en el ambiente”, relata la investigadora.

Las imágenes de autoradiografía 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.

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 implica necesariamente una menor absorción por parte del organismo.

En el caso de la enrofloxacina, la mayor parte del compuesto permaneció disuelta en el agua y fue eliminada relativamente rápido por el lambari, con una vida media de alrededor de 21 días. El factor de bioconcentración fue bajo, lo que indica menor tendencia a la acumulación en los tejidos. El cloranfenicol, en cambio, presentó un comportamiento distinto. El antibiótico mostró mayor persistencia en el organismo, con una vida media superior a 90 días y un elevado factor de bioconcentración, lo que refleja una mayor retención en los tejidos de los peces.

La presencia de Salvinia auriculata alteró esta dinámica. Aunque la planta redujo significativamente la cantidad de antibiótico en el agua, en algunos casos hubo un aumento de la velocidad de absorción por el pez. Una de las hipótesis es que la planta pueda transformar parcialmente el compuesto original o modificar su forma química, haciéndolo más biodisponible incluso en concentraciones totales menores.

“Esto muestra que utilizar 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”, señala Evangelista.

A pesar de estas complejidades, un resultado relevante surgió de los análisis genotóxicos. El cloranfenicol indujo un aumento significativo de daños en el ADN de los peces, medidos por la frecuencia de micronúcleos y de anomalías nucleares en células sanguíneas. Cuando la Salvinia auriculata estaba presente en el sistema, estos daños se redujeron claramente, aproximándose a los niveles observados en los grupos de control. Para la enrofloxacina, en cambio, 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 pueda generar subproductos menos genotóxicos o liberar compuestos antioxidantes en la rizosfera, reduciendo el estrés oxidativo en los peces. En cambio, la enrofloxacina, químicamente más estable, puede originar metabolitos persistentes y potencialmente tóxicos cuya acción no es neutralizada por la macrófita”, comenta la investigadora.

Evangelista subraya que Salvinia auriculata no debe verse como una solución simple o definitiva para la contaminación por antibióticos. El estudio evidencia tanto su potencial como sus límites. Además de las incertidumbres sobre la formación de subproductos, existe el desafío del manejo de la biomasa contaminada. Si no se retira y trata adecuadamente, la planta puede convertirse en una fuente secundaria de contaminación, reintroduciendo los antibióticos en el ambiente.

Aun 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 tecnologías avanzadas de tratamiento —como la ozonización o procesos oxidativos— resultan económicamente inviables.

“El estudio muestra que el problema es real, medible y complejo. Y que cualquier estrategia para enfrentarlo debe considerar no solo la eliminación del contaminante, sino también sus efectos biológicos y ecológicos”, concluye 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 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”, añade Valdemar Luiz Tornisielo, director de la investigación de Evangelista y también firmante del artículo.

Las moléculas radiomarcadas utilizadas en el estudio fueron concedidas por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA).

El artículo Integrated approach for assessing and mitigating antibiotic contamination in natural waters using bioaccumulation and phytoremediation puede leerse en: doi.org/10.1186/s12302-025-01275-7.