Bia³logo descobre “matéria escura†das bactanãrias que vivem em resíduos ta³xicos de mineração
Descoberta de novas espanãcies e estudo da interaça£o com outras bactanãrias podera¡ facilitar descontaminação de minas de cobre. O trabalho identificou duas novas espanãcies de bactanãrias do grupo Saccharimonadia, cujo genoma étão pequeno que el
Foto: Leandro Nascimento Lemos
Mineração de cobre potencializa drenagem a¡cida de mina, solução aquosa formada a partir da oxidação de minerais sulfetados, como a calcopirita, com altos teores de metais pesados e acidez, que pode contaminar a¡guas subterra¢neas e solo.
Nos resíduos de mineração de cobre, conhecidos como drenagem a¡cida, vivem bactanãrias que ainda não são cultivadas em laboratório e por isso são pouco estudadas, embora possam ser essenciais em processos de descontaminação dos resíduos. Para encontrar essas bactanãrias, conhecidas como “matéria escura microbianaâ€, uma pesquisa com participação do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (Cena) da USP, em Piracicaba, reconstruiu seu genoma a partir do sequenciamento genanãtico de todas as espanãcies de micro-organismos em amostras da drenagem a¡cida de uma mina no Para¡. O trabalho identificou duas novas espanãcies de bactanãrias do grupo Saccharimonadia, cujo genoma étão pequeno que elas precisam associar-se a outras bactanãrias para sobreviver. Essa interação podera¡ levar a aplicação das espanãcies em conjuntos de micro-organismos usados para remediar a contaminação.
“Apesar dos benefacios econa´micos oriundos da mineração, esta atividade potencializa a produção de drenagem a¡cida de mina, que écaracterizada por uma solução aquosa formada a partir da oxidação de minerais sulfetados, como por exemplo a calcopiritaâ€, explica o bia³logo Leandro Nascimento Lemos, que integrou o grupo de pesquisa. “Este material éconstituado por altos teores de metais pesados e pH a¡cido, extremamente baixo, que pode contaminar o solo e o lena§ol frea¡tico, ou seja, cursos de águasubterra¢neos.â€
De acordo com o bia³logo, uma importante alternativa para controle da drenagem a¡cida de mina éa biorremediação. “A biorremediação éum processo que utiliza microrganismos, especialmente do pra³prio ambiente, que podem auxiliar na neutralização da acidez (pH)â€, descreve. “Um grupo muito usado para esse fim são as bactanãrias redutoras de sulfato.â€
O pesquisador destaca que as interações entre os membros das comunidades microbianas presentes na drenagem a¡cida são fundamentais para o desempenho da biorremediação. “O objetivo da pesquisa foi investigar o metabolismo de duas novas espanãcies do grupo Saccharimonadia e suas interações ecola³gicas com outras bactanãrias que estãopresentes em drenagem a¡cida de minaâ€, aponta. “O grande desafio foi reconstruir o genoma destes micro-organismos, tendo em vista que entre 85% e 99% deles ainda não são cultiva¡veis em laboratório, devido a dificuldade de simular as condições do ambiente em que vivem.â€
Matanãria Escura Microbiana
A dificuldade de cultivo das bactanãrias estudadas no trabalho faz com que sejam consideradas por especialistas em microbiologia como “microbial dark matterâ€, isto anã, “matéria escura microbianaâ€. “A localização e identificação foi a partir do uso de abordagens avana§adas de metagena´mica (estudo de material genanãtico recuperado diretamente de amostras ambientais) e bioinforma¡ticaâ€, relata Nascimento Lemos. “Inicialmente foram coletadas amostras de drenagem a¡cida da Mina do Sossego, em Canaa£ dos Carajás, no Para¡. “Por meio de técnicas de biologia molecular, baseadas na extração e sequenciamento massivo do DNA gena´mico de todas as espanãcies microbianas que estãonas amostras, foi possível obter uma enorme quantidade de dados.â€
Por se tratar de micro-organismos que ainda não foram cultivados, os genomas dessas novas espanãcies foram reconstruados a partir de fragmentos presentes em uma comunidade microbiana de alta complexidade. “Este processo éana¡logo a montagem de um quebra-cabea§aâ€, conta o bia³logo, “onde as pea§as individuais, que representam fragmentos de genomas de todas as espanãcies que estãona comunidade microbiana, são agrupadas com base em caracteristicas comuns.â€
Investigando o genoma das bactanãrias, os pesquisadores descobriram que elas não apresentam genes associados a biossantese de aminoa¡cidos, nucleotadeos, a¡cidos graxos e cofatores, que são moléculas fundamentais para a sobrevivaªncia de bactanãrias de vida livre. “Além disso, por apresentarem um genoma muito pequeno, menor que 1 Megabase (Mbp), quando uma bactanãria de solo, por exemplo, tem em média um genoma de 4.5 Mbp, foi levantada a hipa³tese de que elas poderiam estar vivendo em simbiose com outras bactanãriasâ€, ressalta o pesquisador.
Usando manãtodos computacionais baseados na Teoria de Redes Complexas, a pesquisa encontrou evidaªncias de co-ocorraªncia e dependaªncia metaba³lica com outras bactanãrias, tais como as do gaªnero Hydrotalea. “Por elas co-ocorrem com outras bactanãrias que são potenciais para o processo de biorremediação, mas que ainda não foram cultivadas, no futuro elas poderiam ser aplicadas em consãorcios microbianos para descontaminação de solosâ€, conclui Nascimento Lemos. O trabalho édescrito no artigo Genomic signatures and coâ€occurrence patterns of the ultraâ€small Saccharimonadia (phylum CPR/Patescibacteria) suggest a symbiotic lifestyle, publicado na revista Molecular Ecology em 25 de agosto.
A pesquisa foi realizada por um grupo multidisciplinar, coordenado pelo professor que Victor Pylro, da Universidade Federal de Lavras (UFLA), em Minas Gerais. A reconstituição do genoma das bactanãrias foi feita na Plataforma de Bioinforma¡tica do Instituto RenéRachou, da Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) de Minas Gerais. Tambanãm integraram o grupo de pesquisa Julliane Medeiros, da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Francisco Dini-Andreote, da The Pennsylvania State University (Estados Unidos), Gabriel Fernandes, da Fiocruz Minas, Alessandro Varani, da Universidade Estadual Paulista (Unesp) e Guilherme Oliveira, do Instituto Tecnola³gico Vale, em Belanãm (Para¡).