Garrafas de plástico e poliestireno poluem o porto de Hinnavaru, Maldivas, Oceano Índico. Rosemary Calvert / Stone / Getty Images
https://www.ecowatch.com/plastic-eating-fungi-china.html
05 de julho de 2023
Um microbioma diversificado de bactérias e fungos que degradam o plástico vive em pântanos salgados na costa de Jiangsu, na China .
Foi identificado por uma equipe internacional de cientistas que contou 55 bactérias e 184 cepas de fungos que são capazes de quebrar um poliéster biodegradável chamado policaprolactona (PCL), frequentemente usado na produção de poliuretano, disse um comunicado de imprensa do Royal Botanic Gardens, Kew . .
“O crescente corpo de evidências científicas lança luz sobre o potencial ambiental para a degradação do plástico que precisa ser desbloqueado”, disse a Dra. Irina Druzhinina, líder sênior de pesquisa em Diversidade e Sistemática de Fungos no Royal Botanic Gardens (RBG) Kew, ao EcoWatch por e-mail. . “Embora o plástico seja um material muito novo, possuímos algum conhecimento bioquímico sobre as atividades biológicas potencialmente envolvidas na quebra desses polímeros. Observamos que os genomas de fungos e bactérias codificam enzimas promissoras que podem contribuir para a degradação do plástico”.
Das cepas bacterianas identificadas, aquelas dentro dos gêneros Streptomyces e Jonesia podem ter a capacidade de quebrar ainda mais polímeros adicionais à base de petróleo – cadeias de moléculas sintéticas ou naturais unidas.
“Os microbiólogos em geral se sentem responsáveis por encontrar soluções para o tratamento ecologicamente correto dos resíduos plásticos, porque bactérias e fungos serão os primeiros organismos a aprender a lidar com esse 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 ”, disse Druzhinina no comunicado à imprensa. “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.”
O estudo , “O microbioma distinto da plastisfera no ecótono marinho-terrestre é um reservatório para degradadores putativos de polímeros à base de petróleo ”, foi publicado no Journal of Hazardous Materials .
Os cientistas coletaram amostras dos microorganismos que degradam o plástico de Dafeng, perto da costa do Mar Amarelo da China e um local protegido pela UNESCO, em maio de 2021. Uma plastisfera terrestre – um termo relativamente novo para a ecologia terrestre – foi confirmada. O microbioma dos detritos plásticos costeiros também era diferente do solo que o cercava.
“A exploração inicial de biofilmes microbianos em resíduos plásticos se concentrou principalmente no ambiente marinho. Em nosso estudo, optamos por examinar o ecótono marinho-terrestre (o ecossistema limítrofe) devido às suas características únicas, que o tornam um tanto reminiscente do ambiente marinho, embora seja significativamente mais rico em carbono e outros nutrientes. Investigar esses microbiomas altamente diversos foi uma decisão ousada, mas foi gratificante”, disse Druzhinina ao EcoWatch. “Nossa estratégia de amostragem evitou deliberadamente as áreas costeiras mais poluídas. Em vez disso, buscamos observar o comportamento natural dos microbiomas na colonização de detritos plásticos. As zonas úmidas naturais de DaFeng em Yancheng, incluídas na Lista do Patrimônio Mundial da UNESCO, tornaram-se nosso local escolhido. Esta área é o lar de uma grande variedade de espécies de aves, incluindo a raríssima garajau-de-crista-chinesa ( Thalasseus bernsteini ) com seu distinto bico amarelo, bem como os impressionantes e ameaçados grous-de-coroa-vermelha ( Grus japonensis ).”
A extensão do problema da poluição plástica aumentou constantemente desde a década de 1970. A cada ano, 400 milhões de toneladas de resíduos plásticos são produzidos, de acordo com o Programa Ambiental das Nações Unidas, e cada vez mais os cientistas procuram bactérias, fungos e outros microorganismos para ajudar a lidar com isso.
Até agora, foram descobertas 436 espécies de bactérias e fungos que decompõem o plástico. Os cientistas de Kew e seus parceiros estão esperançosos de que sua última descoberta possa levar ao desenvolvimento de enzimas eficientes para degradar biologicamente o lixo plástico.
Um “recife microbiano” para bactérias e fungos foi criado pelos plásticos que acabaram nos ecossistemas aquáticos devido à sua superfície hidrofóbica e longevidade. E com alguns plásticos biodegradáveis, os micróbios recebem uma fonte de carbono – ou comida.
Cinquenta amostras de resíduos plásticos foram coletadas pelos pesquisadores em Dafeng a partir de sete tipos de polímeros à base de petróleo: poliuretano (PU), polipropileno (PP), cloreto de polivinila (PVC), poliestireno expandido (EPS), tereftalato de polietileno (PET), polietileno ( PE) e poliamida (PA).
Os cientistas identificaram 14 gêneros diferentes de fungos, incluindo patógenos de plantas Neocosmospora e Fusarium . Os fungos que são patógenos de plantas obtêm seus nutrientes das plantas de uma forma que causa danos ao hospedeiro. As descobertas do estudo sugerem que esses fungos podem ser mais hábeis em quebrar os plásticos PCL e outros tipos de polímeros sintéticos do que os fungos que se alimentam de organismos mortos.
“O nicho ecológico dos pântanos salgados de Dafeng é exatamente 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”, disse Druzhinina no comunicado à imprensa.
Os fungos ajudam a decompor a matéria orgânica em ambientes naturais como parte do ciclo do carbono. Eles evoluíram para quebrar polímeros naturais complexos como a celulose ao longo de milhões de anos. As enzimas que os fungos secretam são hábeis em quebrar compostos orgânicos como proteínas e carboidratos, que são complexos.
“O nicho ecológico não é apenas um local físico onde um organismo vive, mas também seus arredores bióticos e abióticos, incluindo seu habitat, recursos disponíveis, estressores e interações com outras espécies. Embora muitos tipos de detritos plásticos com propriedades diferentes sejam liberados no meio ambiente, a capacidade da superfície plástica de repelir a água, a hidrofobicidade, é o parâmetro chave para entender o desenvolvimento dos microbiomas da plastisfera”, disse Druzhinina ao EcoWatch. “Além disso, muitos detritos de plástico têm uma textura superficial irregular e porosa, expandindo a área total da superfície e criando uma diversidade de habitats em microescala que diferentes micróbios podem colonizar. Também é interessante imaginar uma espécie de reação em cadeia no desenvolvimento dos microbiomas da plastisfera – o biofilme formado pelos primeiros colonizadores, os micróbios capazes de aderir à superfície específica atrairão ‘pastores’ microbianos, que o considerarão um recurso alimentar valioso em comparação com o ambiente circundante. Assim, a comunidade microbiana da plastisfera crescerá e se desenvolverá. Então, em outras palavras, o microbioma da plastisfera é formado não por bactérias e fungos, que se alimentam de plástico, mas pelo micróbio capaz de aderir a essa superfície única”.
Os pesquisadores descobriram que dois dos tipos de bactérias que crescem ao lado dos fungos Dafeng são candidatos promissores para quebrar o plástico – Streptomyces e o gênero Jonesia , que foi descoberto recentemente. Jonesia cf. Quinghaiensis foi especialmente dominante nas 55 cepas bacterianas que foram amostradas.
Os autores do estudo disseram que, apesar das descobertas promissoras que estão sendo feitas, a compreensão dos humanos sobre os microorganismos associados ao plástico está apenas começando e ainda há muitas perguntas que permanecem sem resposta; nem todas as cepas analisadas puderam ser identificadas em nível de espécie.
“O que mais me impressiona é o poder absoluto da diversidade microbiana, especialmente se você considerar como é desafiador detectá-los; eles são microscópicos em tamanho, secretos por natureza e simples em aparência. No entanto, quando mudamos nossa perspectiva e os vemos através de lentes bioquímicas, ganhamos acesso a uma complexidade abundante que aguarda nossa exploração”, disse o Dr. Feng Cai da Universidade Sun Yat-sen em Shenzhen, China, no comunicado à imprensa. “É realmente emocionante perceber que mal arranhamos a superfície e já descobrimos 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 levar a avanços significativos no campo.”
Mais de 144.000 espécies no reino dos fungos foram descritas até o momento, mas muitas espécies – alguns cientistas dizem que vários milhões – ainda precisam ser descobertas. Uma coisa em que os cientistas concordam é que entre essas espécies não descobertas estão novas fontes de remédios, alimentos e outros compostos que podem beneficiar os humanos.
“[Nós] e muitos outros microbiologistas em todo o mundo pretendemos desenvolver uma tecnologia para a reciclagem eficiente, barata e sustentável de resíduos plásticos; não pretendemos eliminar este material. Não será um único micróbio que resolverá o problema do lixo plástico, mas uma extensa estrutura tecnológica com uma infinidade de opções para ajustá-lo a requisitos e condições específicas”, disse Druzhinina ao EcoWatch. “O desenvolvimento de tecnologias de degradação de plástico segue um ‘caminho de tijolos amarelos’ que envolve a busca de microorganismos com genomas que codificam enzimas potencialmente promissoras, empregando modelagem de computador e inteligência artificial para melhorar essas enzimas, produzindo as enzimas em fábricas de células microbianas adequadas e implementando-as em pipelines biotecnológicos. Nosso estudo fornece a biblioteca de possíveis genomas iniciais, que são mais propensos a possuir genes adequados para engenharia. Embora ainda haja um longo caminho a percorrer, estamos empenhados em agilizar o processo.”
Druzhinina disse ao EcoWatch que não era previsível que fungos comedores de plástico fossem usados para decompor o plástico existente no meio ambiente, como o Great Pacific Garbage Patch.
“Mesmo que esses micróbios tenham sido manipulados, o uso de organismos geneticamente modificados (OGMs) ou a introdução deliberada de organismos não nativos nos ecossistemas levanta questões regulatórias e de segurança em muitos países. Regulamentações e diretrizes rígidas provavelmente estarão em vigor para garantir que quaisquer intervenções propostas sejam rigorosamente testadas, seguras e cumpram os padrões de proteção ambiental. O Great Pacific Garbage Patch provavelmente deve ser reciclado em um ambiente controlado com base em uma tecnologia que deve ser desenvolvida para ele. Ainda é um longo caminho a percorrer”, disse Druzhinina.
Druzhinina acrescentou que era previsível que fungos comedores de plástico fossem usados para decompor resíduos plásticos comerciais que acabam em aterros sanitários ou que são colocados em recipientes de reciclagem, mas na verdade não são decompostos e reutilizados.
“Sim, esperamos o desenvolvimento de tecnologia para a reciclagem eficiente de resíduos plásticos comerciais e domésticos. Infelizmente, a única maneira de degradar biologicamente os detritos plásticos, que já foram lançados no meio ambiente, é coletá-los e trazê-los para as respectivas (futuras) estações de tratamento de resíduos plásticos”, disse Druzhinina ao EcoWatch. “Provavelmente, o declínio gradual dos recursos petrolíferos para a fabricação de novos plásticos pode forçar o desenvolvimento de tecnologias para coletar e reutilizar o plástico do meio ambiente. Vivemos na Era do Plástico com todas as suas vantagens e desafios.”
Druzhinina ofereceu conselhos para pessoas que desejam ajudar a mitigar o problema do plástico no mundo.
“Junte-se a nós neste ‘caminho de tijolos amarelos’! Envolva-se em pesquisas, explore micróbios, promova programas de conservação da biodiversidade e estude química, biologia e matemática. Há muitas coisas a serem feitas: inventar alternativas biodegradáveis aos plásticos, desenvolver tecnologias de IA para coletar os melhores genes e modelar a atividade enzimática em plásticos… problema e outros desafios”, disse Druzhinina. “Também encorajo a sociedade a falar sobre esse assunto… Felizmente, a busca por microorganismos e genes que degradam o plástico tornou-se a vanguarda da microbiologia moderna, e temos muito orgulho de fazer parte desse esforço.”
Cristen é uma escritora de ficção e não-ficção. Ela possui um JD e um certificado de Ocean & Coastal Law da Escola de Direito da Universidade de Oregon e um mestrado em Escrita Criativa de Birkbeck, Universidade de Londres. Ela é autora da coleção de contos The Smallest of Entryways, bem como da biografia de viagem, Ernest’s Way: An International Journey Through Hemingway’s Life.
