Investigadores identificaram mais de 600.000 proteínas microbianas capazes de degradar plásticos naturais e sintéticos em praticamente todos os micróbios conhecidos.
O estudo reposiciona a poluição por plástico como um problema que ocorre dentro de uma biosfera que já dispõe de uma capacidade molecular ampla para reagir.
Uma visão global dos micróbios que “comem” plástico
Ao analisarem um catálogo mundial de proteínas microbianas, surgiram sinais provenientes de oceanos, solos, fontes termais e amostras polares que apontam para uma aptidão partilhada para degradar polímeros plásticos.
O Dr. Pere Puigbo, da Universidade de Turku, demonstrou que estas proteínas associadas à degradação de plástico aparecem em mais de 95% das espécies microbianas avaliadas.
Essa presença estende-se tanto a bactérias como a arqueias, o que indica que a capacidade não está limitada a grupos raros ou isolados, mas disseminada por toda a vida microbiana.
Ainda assim, o simples facto de estes genes existirem não esclarece quão regularmente se traduzem numa degradação efetiva de plástico no mundo real, nem como variam entre ambientes.
Como foi construído o catálogo de proteínas microbianas que degradam plástico
A equipa agregou proteínas semelhantes em grupos ortólogos - famílias génicas que derivam de antepassados comuns.
Este método permitiu comparar micróbios muito distantes entre si com critérios equivalentes, mesmo quando os organismos provinham de habitats totalmente distintos.
Nos genomas de referência, estas proteínas associadas ao plástico representaram cerca de 3,5% de todas as proteínas microbianas registadas.
Em comparação com a PlasticDB, uma base de dados anterior e mais pequena, o novo catálogo alargou o alcance de pouco mais de 100 enzimas para centenas de milhares.
Efeitos sobre plásticos complexos
Nem todos os plásticos pareceram igualmente suscetíveis, e os padrões mais claros surgiram quando os materiais foram organizados segundo a sua química.
Dos 39 tipos de plástico analisados, 11 ocorriam naturalmente e 28 eram de origem humana, sendo que muitos dos sinais mais fortes apareceram nos plásticos quimicamente mais complexos.
Estes plásticos incorporam oxigénio ou azoto na própria cadeia, oferecendo às enzimas mais locais químicos onde se podem ligar e efetuar cortes.
Esta tendência ajuda a perceber por que razão materiais considerados difíceis de degradar não resistem todos da mesma forma à degradação microbiana quando se fragmentam.
O papel das condições locais
Ao longo de 23 ambientes, as mesmas famílias de proteínas não surgiram em proporções idênticas em todos os locais.
Solos e amostras endolíticas - micróbios que vivem no interior de fissuras e poros das rochas - destacaram-se por concentrações invulgarmente ricas de enzimas associadas ao plástico.
Em contextos aquáticos, muitos grupos eram frequentes, mas alguns conjuntos mostraram uma presença mais marcada em terra do que na água.
Esta distribuição desigual sugere que as condições locais, desde stress por nutrientes até à temperatura, influenciam quais as capacidades de degradação de plástico que se mantêm.
Degradação em condições extremas
Ao observarem procariontes - micróbios sem núcleo celular - os investigadores verificaram que as bactérias apresentavam repertórios relacionados com plástico mais amplos do que as arqueias.
Em média, os genomas bacterianos continham cerca de 20 grupos relevantes, enquanto os genomas de arqueias apresentavam aproximadamente 11, em média.
Ainda assim, o sinal das arqueias é importante porque a poluição por plástico chega a ambientes pobres em oxigénio e a condições extremas onde as arqueias tendem a prosperar.
Esta vantagem mais ampla das bactérias pode orientar futuras triagens, mas não retira as arqueias do cenário de estratégias de limpeza.
Um levantamento genómico mais abrangente
Os microplásticos já se acumulam no fundo do oceano, onde uma estimativa apontou para cerca de 14 milhões de toneladas.
À superfície do plástico, muitos micróbios formam primeiro um biofilme, uma camada comunitária pegajosa que ajuda a manter as enzimas no local.
A partir daí, proteínas secretadas podem cortar cadeias longas em fragmentos menores que as células podem absorver como alimento.
Há muito que os investigadores chamam a estas comunidades ligadas ao plástico a plastisfera, e este estudo amplia esse conceito para um levantamento genómico muito mais vasto.
Ferramentas para a limpeza do plástico
O catálogo funciona como uma ferramenta de pesquisa para a próxima vaga de experiências, não como um veredicto final.
Como assenta num conjunto de referência que abrange 2.296 espécies microbianas, os investigadores conseguem comparar novas amostras com um enquadramento evolutivo amplo.
Isto é especialmente relevante em metagenómica - a sequenciação de ADN de comunidades inteiras - onde, frequentemente, os cientistas conhecem os micróbios antes de conhecerem as enzimas.
Usada dessa forma, a base de dados pode reduzir o universo de candidatos antes de começar o trabalho dispendioso de validação em laboratório.
A natureza como solução
A promessa prática mais forte poderá residir em desenhar plásticos que se ajustem às capacidades enzimáticas já comuns nos ecossistemas locais.
“Este recurso proporciona uma visão global do potencial de biodegradação codificado na natureza”, afirmou a Dra. Miho Nakamura, coautora sénior na Universidade de Turku e no Institute of Science Tokyo.
Em termos práticos, isto significa que enzimas de solos frios, fontes termais ou ambientes marinhos podem inspirar ferramentas de reciclagem mais específicas para cada local.
A investigação também argumenta contra uma estratégia única para todos os casos, já que um polímero que se degrada num habitat pode persistir noutro.
O que permanece incerto
Há um limite difícil que atravessa todo o estudo: um gene promissor não é o mesmo que uma enzima funcional.
Correspondências de sequência podem indicar uma química provável, mas a atividade real continua a depender da temperatura, dos nutrientes à volta e do acesso a plástico já desgastado.
Por isso, ensaios laboratoriais precisam de confirmar se um candidato efetivamente corta polímeros ou se apenas se parece com algo que o faz.
Esta prudência torna os resultados úteis sem os exagerar e prepara o terreno para as experiências que agora são mais determinantes.
A natureza parece conter muito mais potencial de degradação de plástico do que os cientistas tinham cartografado até aqui, e esse potencial acompanha a ecologia.
Se esses genes se tornam ferramentas práticas de limpeza depende agora de testes cuidadosos, de um desenho de materiais mais inteligente e de uma adaptação às condições ambientais locais.
Comentários
Ainda não há comentários. Seja o primeiro!
Deixar um comentário