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| DESTAQUES: • A biorremediação consiste no uso de um organismo vivo para remover contaminantes do meio ambiente; • Esse processo utiliza plantas ou microrganismos que consomem diversos poluentes, transformando esses compostos em moléculas menos tóxicas ou degradando-os; • Para garantir o sucesso do processo de biorremediação, é preferível que o microrganismo utilizado venha do lugar com o contaminante. |
Há algum tempo, cientistas observaram que alguns organismos são capazes de sobreviver mesmo em ambientes contaminados com substâncias consideradas tóxicas. Diante disso e assim como a maior parte das biotecnologias já desenvolvidas, pesquisadores passaram a promover o uso de organismos capazes de resistir aos contaminantes para remediar ou tratar ambientes contaminados. Com isso, surgiu o processo biotecnológico conhecido como biorremediação. Esse processo consiste no uso de um organismo vivo para remover contaminantes do meio ambiente.
A biorremediação pode utilizar plantas ou microrganismos (bactérias, fungos e leveduras) capazes de consumir os mais diversos poluentes para obtenção de nutrientes e energia, transformando esses compostos em moléculas menos tóxicas para o meio ambiente ou degradando-os completamente. Devido sua ampla aplicação em diversos setores da atividade humana, o petróleo e seus derivados são um dos principais contaminantes do meio ambiente.
O petróleo é composto por diferentes hidrocarbonetos (polímeros de cadeias de carbono) e é conhecido por ser um contaminante recalcitrante, que causa diversos problemas ecológicos e também causa danos à saúde humana. Diante disto, a biorremediação consiste numa alternativa sustentável e ecologicamente correta para sua remoção.
Um dos organismos mais estudados para biorremediação de petróleo é a Pseudomonas aeruginosa. Essa bactéria é muito conhecida por ser um patógeno oportunista em quadros de fibrose cística. No entanto, ela é encontrada nos mais diversos ambientes, sendo capaz de resistir a diversos contaminantes e desenvolver sua comunidade utilizando substâncias como o petróleo para a obtenção de energia, por meio do seu metabolismo (conjunto de reações químicas que ocorrem nos organismos sendo catalisadas por enzimas). No entanto, para que a bactéria seja capaz de realizar essa biotransformação do petróleo em compostos menos tóxicos, diversos processos prévios ao metabolismo precisam acontecer.
Diante disso, para que P. aeruginosa seja capaz de resistir e persistir ao contaminante, essa bactéria possui um sistema adaptativo que garante a sua sobrevivência por meio da produção de enzimas e proteínas envolvidas com processos de adaptação e proteção. Além disso, algumas bactérias produzem um polímero natural, chamado de biofilme, que garante maior proteção mecânica e química frente aos contaminantes. A formação de biofilme é um dos mecanismos mais importantes para garantir a sobrevivência dessas bactérias, uma vez que o biofilme consiste em uma comunidade de células microbianas na qual as células estão ligadas umas às outras e a um substrato através da produção de substâncias poliméricas extracelulares (EPS) (Figura 1).
Após os processos adaptativos, o passo seguinte para degradação de hidrocarbonetos é sua captação. As células possuem uma membrana plasmática que promove permeabilidade seletiva às células, ou seja, nem todas as moléculas que estão em contato com as células são capazes de entrar nelas. Sendo assim, há mecanismos de transporte bem descritos que explicam como acontece a seletividade da membrana.
Geralmente moléculas pequenas com baixa ou nenhuma polaridade tem alta permeabilidade, no entanto, moléculas polares e grandes precisam de auxílio para passar pela membrana, sendo incorporados por transporte ativo. Dessa forma, uma vez que os hidrocarbonetos são conhecidos por sua apolaridade, o que irá guiar o mecanismo de transporte pelo qual o hidrocarboneto vai adentrar a célula é o seu tamanho (Figura 2).
Sendo assim, hidrocarbonetos como alcanos pequenos (que possuem de 2 a 4 carbonos formando sua cadeia carbônica) passam naturalmente pela membrana, já hidrocarbonetos maiores, precisam de recursos que garantam o transporte para o interior da célula. Dentre eles, há a formação de gotas de agregados de petróleo ou a produção de biossurfactantes (detergente biológicos que aumentam a disponibilidade dos hidrocarbonetos para a bactéria).
Uma vez que os hidrocarbonetos chegam ao interior das células. Diversos sinais bioquímicos são enviados para garantir que a célula seja capaz de degradá-los e utilizá-los como fonte de energia. O petróleo e seus derivados passam, então, por processos metabólicos que envolvem a oxidação desses compostos. Esses processos oxidativos são inicialmente específicos para cada tipo de hidrocarboneto, no entanto, todo metabolismo desses compostos converge para o mesmo ponto do metabolismo central, permitindo gerar energia e aumentar a biomassa da comunidade bacteriana e concluindo o metabolismo dos hidrocarbonetos (Figura 3).
Por fim, para garantir o sucesso do processo de biorremediação, é preferível que o microrganismo utilizado venha do lugar com o contaminante.
Isso acontece por duas razões: 1) cada ambiente apresenta um microbioma (comunidade de microorganismos que geralmente podem ser encontrados vivendo juntos em qualquer habitat.) próprio, então, ao utilizar um microrganismo advindo deste microbioma há a garantia de que não haverá perturbações do ecossistema local; 2) um microrganismo que vem de um lugar contaminado, já passou por pressões seletivas que garantem a expressão de genes que irão permitir sua sobrevivência e, consequentemente, a sua eficiência na biorremediação do contaminante.
Dessa forma, se você pensa em aplicar a biorremediação com a P. aeruginosa em um ambiente contaminado com petróleo e seus derivados, procure uma linhagem que tenha passado por essa pressão seletiva e tente isolar uma linhagem dessa espécia do microbioma contaminado.
Colaboradores: Iasmin Cartaxo Taveira sobre a autora
Iasmin Taveira queria ser cientista desde criança e acredita que tornar o conhecimento acessível é o melhor jeito de promover desenvolvimento social. É Biotecnologista pela UFPB, mestre e doutoranda em bioquímica na FMRP/USP.
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(Editoração: Jéssica de Moura Soares)