Investigadores do Centro Nacional de Biotecnologia de Espanha conseguiram que a bactéria Pseudomonas putida consumisse dinitrotolueno (DNT), um resíduo tóxico do TNT, como única fonte de energia. Este processo abre perspetivas para a descontaminação de solos em zonas de guerra.
O Centro Nacional de Biotecnologia do CSIC acaba de publicar na revista "Metabolic Engineering" um resultado que várias equipas internacionais tentavam obter há anos, sem sucesso: conseguir que uma bactéria não só tolerasse o 2,4-dinitrotolueno (DNT), mas também o utilizasse como alimento.
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O DNT é um composto sintético intimamente ligado à produção de trinitrotolueno, mais conhecido como TNT. Não ocorre na natureza por si só; trata-se de um produto da indústria de armamento e é especialmente duradouro em solos contaminados por conflitos durante décadas, acumulando-se sem que os ecossistemas disponham de mecanismos eficazes para o remover.
A bactéria escolhida para a experiência foi a "Pseudomonas putida", um micro-organismo conhecido em microbiologia pela sua capacidade de sobreviver em ambientes hostis.
A equipa, liderada pelo investigador Víctor de Lorenzo, partiu de uma modificação genética anterior que forneceu à bactéria os genes necessários para degradar o DNT. O problema é que o facto de os ter não era suficiente: a bactéria não conseguia crescer na presença do composto.
Estratégia era forçá-la a adaptar-se
O método que resolveu o problema foi, de certa forma, brutal na sua simplicidade.
A equipa submeteu as bactérias a doses sub-letais de DNT de forma gradual, num ambiente em que os nutrientes convencionais estavam a ser eliminados. A ideia era forçar mutações que não só lhes permitissem sobreviver neste ambiente, mas também tornar o composto tóxico a única fonte possível de carbono e azoto.
"Após um ano de cultivo, conseguimos que as bactérias assimilassem o DNT como única fonte de nutrientes", explicou David Rodríguez-Espeso, investigador do CNB-CSIC e um dos autores do estudo. Os produtos finais do processo são biomassa celular, dióxido de carbono e água, o que implica a eliminação completa do composto e dos intermediários tóxicos gerados durante a sua degradação.
A análise genética subsequente revelou alterações em mais de 50 genes relacionados com a resposta ao stress químico e com os mecanismos de reparação do ADN.
Foram estas alterações que permitiram que as bactérias tolerassem os derivados tóxicos que surgem antes de o DNT ser completamente degradado, precisamente onde as tentativas anteriores tinham falhado.
Por que motivo falharam is estudos anteriores
Antes deste trabalho, a investigação sobre a degradação bacteriana do DNT tinha identificado o sistema genético da bactéria Burkholderia capaz de crescer em solos contaminados com DNT. No entanto, ninguém tinha sido capaz de reproduzir este comportamento noutro organismo com eficácia suficiente para propor uma aplicação real.
"Não tinham conseguido encontrar uma bactéria que utilizasse o DNT como única fonte de carbono e de azoto", afirma De Lorenzo. A chave, segundo os autores, reside no facto de o processo exigir uma metodologia lenta, que não produz resultados a curto prazo. As abordagens anteriores procuravam atalhos que o problema não permitia.
O resultado agora publicado responde a essa questão: as bactérias precisavam de ajustes genéticos que não podiam ser introduzidos de uma só vez através da engenharia genética convencional, mas tinham de surgir através de uma evolução adaptativa guiada no laboratório.
Descontaminar o que a guerra deixou para trás
O solo contaminado por resíduos de explosivos é um dos problemas ambientais mais persistentes nas zonas pós-conflito. O DNT e os compostos relacionados acumulam-se no solo em redor de instalações militares, fábricas de armamento abandonadas e campos de batalha, com consequências tóxicas para os ecossistemas locais e para as pessoas que vivem nas proximidades.
As atuais soluções de descontaminação são, na sua maioria, físicas ou químicas, dispendiosas e difíceis de implementar em grande escala. A biologia sintética tem vindo a explorar alternativas microbianas desde há anos, mas poucos progressos concretos foram feitos.
Este trabalho, desenvolvido inteiramente em condições laboratoriais, ainda não é uma solução pronta para ser aplicada no terreno. Os investigadores são cautelosos quanto a este facto. Mas demonstra que é possível conceber microrganismos capazes de completar a degradação de um composto que a natureza, por si só, mal consegue processar.