Um estudo recente realizado por pesquisadores do Royal Botanic Gardens, Kew, e seus parceiros descobriu um microbioma diversificado de fungos e bactérias que degradam o plástico em pântanos salgados costeiros na China. Essas cepas microbianas têm potencial para decompor diferentes tipos de plásticos, incluindo polímeros à base de petróleo.
Resumo
- 🍄 O estudo identificou mais de 200 fungos e bactérias capazes de degradar o plástico nos pântanos salgados costeiros da China.
- 🌊 A amostragem revelou a presença de uma “plastisfera terrestre”, um ecossistema de microorganismos que se desenvolve em resíduos plásticos.
- 🌿 Os pesquisadores encontraram 184 cepas de fungos e 55 de bactérias que podem decompor o polímero biodegradável conhecido como policaprolactona (PCL).
- 🍽️ Os plásticos biodegradáveis, como a PCL, podem servir como fonte de alimento para os micróbios.
- 🍃 Os fungos fitopatogênicos, como o Fusarium e o Neocosmospora, mostraram-se eficientes na degradação de plásticos.
- 🧪 Os gêneros bacterianos Jonesia e Streptomyces também foram identificados como promissores na degradação de plásticos.
- ♻️ Os cientistas esperam que essas descobertas contribuam para o desenvolvimento de enzimas eficientes para a degradação biológica de resíduos plásticos.
A Plastsfera
Um novo estudo publicado no Journal of Hazardous Materials por pesquisadores do Royal Botanic Gardens, Kew, e parceiros identificou um microbioma diversificado de fungos e bactérias que degradam o plástico nos pântanos salgados costeiros de Jiangsu, na China.
A equipe internacional de cientistas contabilizou um total de 184 cepas de fungos e 55 de bactérias capazes de decompor a policaprolactona (PCL), um poliéster biodegradável comumente usado na produção de vários poliuretanos. Destas, as cepas bacterianas dos gêneros Jonesia e Streptomyces têm o potencial de degradar ainda mais outros polímeros à base de petróleo – cadeias naturais ou sintéticas de moléculas unidas.
Os microorganismos que degradam o plástico foram amostrados em maio de 2021 em Dafeng, no leste da China, um local protegido pela UNESCO perto da costa do Mar Amarelo. A amostragem confirmou a presença de uma plastisfera terrestre, um termo que é relativamente novo para a ecologia terrestre, já que estudos anteriores se concentraram principalmente em ambientes marinhos. O microbioma desse “nicho ecológico feito pelo homem” de detritos plásticos costeiros foi ainda mais distinto do solo circundante.
Os cientistas estão cada vez mais olhando para microorganismos, como fungos e bactérias, para ajudar a enfrentar alguns dos desafios mais prementes da era moderna, incluindo a crescente poluição por plásticos. De acordo com o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA), 400 milhões de toneladas de resíduos plásticos são produzidos anualmente, com um aumento acentuado nos níveis de poluição plástica desde a década de 1970. Os pesquisadores estão, no entanto, esperançosos de que as respostas para esse problema possam ser encontradas na plastisfera.
Pesquisas anteriores já reconheceram o potencial dos microorganismos para lidar com o lixo plástico; um estudo de 2017 liderado por pesquisadores da China e do Paquistão identificou uma cepa do fungo Aspergillus tubingensis que estava decompondo o plástico em um aterro sanitário em Islamabad, no Paquistão. Até o momento, 436 espécies de fungos e bactérias degradaram o plástico e os cientistas e parceiros do Kew acreditam que suas descobertas mais recentes podem levar ao desenvolvimento de enzimas eficientes projetadas para degradar biologicamente os resíduos plásticos.
A pesquisa chega antes do Dia Mundial do Meio Ambiente 2023, em 5 de junho, cujo tema é encontrar soluções para a crise dos resíduos plásticos sob a campanha #BeatPlasticPollution.
A Dra. Irina Druzhinina, Líder de Pesquisa Sênior em Diversidade Fúngica e Sistemática na RBG Kew, diz: “Microbiologistas em toda a linha se sentem responsáveis por encontrar soluções para o tratamento ecologicamente correto de resíduos plásticos porque bactérias e fungos serão os primeiros organismos a aprender como lidar com este novo material. Não temos dúvidas de que os micróbios descobrirão maneiras de degradar o plástico com eficácia, mas isso pode levar milhares de anos se deixarmos a natureza seguir seu curso. É por isso que nossa tarefa é utilizar o conhecimento que já possuímos da biologia microbiana, para acelerar e direcionar a evolução dos micróbios e seus genes individuais para fazer o trabalho agora.”
Devido à sua longevidade e superfície hidrofóbica, os plásticos nos ecossistemas aquáticos criaram uma espécie de ‘recife microbiano’ para fungos e bactérias se fixarem. E no caso de certos plásticos biodegradáveis, eles podem fornecer aos micróbios uma fonte de carbono para metabolizar – uma fonte de alimento. Em Dafeng, os pesquisadores coletaram 50 amostras de resíduos plásticos de sete tipos diferentes de polímeros à base de petróleo: polietileno tereftalato (PET), poliestireno expandido (EPS), polietileno (PE), poliuretano (PU), poliamida (PA), polipropileno ( PP) e cloreto de polivinila (PVC).
Entre as amostras, os pesquisadores identificaram 14 gêneros de fungos, incluindo os fitopatógenos Fusarium e Neocosmospora. Os fungos fitopatogênicos extraem seus nutrientes das plantas, mas o fazem de uma forma que prejudica seu hospedeiro. As descobertas do estudo indicam que esses fungos podem ser melhores na degradação de plásticos PCL e outros polímeros sintéticos do que fungos saprotróficos – fungos que se alimentam de restos de plantas e animais mortos.
O Dr. Druzhinina acrescenta: “O nicho ecológico das salinas de Dafeng é precisamente o motivo pelo qual escolhemos investigar as comunidades microbianas presentes nos resíduos plásticos de lá e, até agora, nossas descobertas se mostraram empolgantes e promissoras”.
Na natureza, os fungos desempenham um papel fundamental na decomposição da matéria orgânica e na sua passagem pelo ciclo do carbono. Ao longo de milhões de anos, a capacidade de quebrar muitos polímeros complexos e naturais, como a celulose, evoluiu. Na verdade, as enzimas secretadas pelos fungos são extremamente eficientes na quebra de compostos orgânicos complexos, incluindo carboidratos e proteínas.
Juntamente com os fungos em Dafeng, a equipe de pesquisa reconheceu dois gêneros de bactérias, Streptomyces e o recém-descoberto gênero Jonesia, como candidatos promissores para a degradação do plástico. Em particular, a espécie Jonesia cf. Quinghaiensis dominou as 55 cepas bacterianas amostradas.
Xuesong Li, estudante de mestrado na Nanjing Agricultural University, na China, diz: “A oportunidade de trabalhar em um projeto com soluções potencialmente impactantes para lidar com os níveis crescentes de poluição plástica em todo o mundo foi um atrativo imediato, principalmente porque este foi meu primeiro projeto de pesquisa. Houve alguma preocupação inicial de que não poderíamos reunir dados suficientes de uma única amostragem, mas os resultados até agora foram impressionantes e tivemos que nos conter para não isolar mais e mais culturas para estudar suas características. Nesse sentido, eu pessoalmente prefiro trabalhar com fungos, pois esses organismos têm um vasto potencial de aplicações muito além da degradação do plástico.”
Apesar dos muitos desenvolvimentos empolgantes feitos no campo, os autores do estudo alertam que nossa compreensão dos microorganismos associados ao plástico ainda está em sua infância. Muitas perguntas sobre esses nichos ecológicos permanecem sem resposta e os autores do estudo enfrentaram algumas limitações na identificação precisa das cepas analisadas até o nível de espécie.
O Dr. Feng Cai, da Universidade Sun Yat-sen em Shenzhen, China, diz: “O que mais me impressiona é o poder absoluto da diversidade microbiana, especialmente se você considerar o quão desafiador é detectá-los; eles são microscópicos em tamanho, secretos na natureza e simples na aparência. No entanto, quando mudamos nossa perspectiva e os vemos através de lentes bioquímicas, ganhamos acesso a uma complexidade abundante que aguarda nossa exploração. É realmente emocionante perceber que mal arranhamos a superfície e já descobriu uma riqueza de recursos potencialmente promissores para tecnologias futuras. Essa constatação me enche de uma incrível sensação de satisfação, sabendo que ainda há inúmeras descobertas a serem feitas e que nosso trabalho pode potencialmente levar a avanços significativos no campo.”
RBG Kew é o lar de um dos maiores e mais antigos fungos do mundo, com mais de 1,25 milhão de espécimes, mas o reino dos fungos continua sendo um dos grandes mistérios do mundo natural. As estimativas variam, mas pode haver vários milhões de espécies ainda a serem descobertas além das mais de 144.000 espécies descritas até o momento, e os cientistas estão certos de que entre elas estão novas fontes de alimentos, remédios e outros compostos benéficos.
_________________
Fonte: Guan Pang et al, O distinto microbioma da plastisfera no ecótono terrestre-marinho é um reservatório para supostos degradadores de polímeros à base de petróleo, Journal of Hazardous Materials (2023). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.131399
