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Pesquisadores estudam bactérias encontradas em solos industriais de Pittsburgh que conseguem utilizar poluentes como fonte de carbono e podem contribuir para técnicas de biorremediação.
Pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon estão procurando, em antigos terrenos industriais de Pittsburgh, bactérias capazes de sobreviver usando contaminantes derivados do petróleo como fonte de carbono. A equipe coleta microrganismos em áreas que passaram décadas expostas à poluição e combina testes de laboratório, sequenciamento de DNA e sistemas robóticos para descobrir quais espécies conseguem degradar substâncias nocivas presentes no solo.
Uma das principais áreas estudadas é Hazelwood Green, antigo complexo siderúrgico às margens do rio Monongahela. O local possui 72 hectares e passou por um amplo processo de recuperação depois de mais de um século ligado à fabricação de aço. Catherine Armbruster, microbiologista da Carnegie Mellon, descreveu a pesquisa em relato publicado pelo The Conversation.
Bactérias são colocadas à prova tendo o poluente como fonte de alimento
Um dos experimentos usados pela equipe retira das bactérias aquilo que normalmente facilita seu crescimento em laboratório. Açúcares, aminoácidos e outras fontes convencionais de carbono são excluídos do meio de cultura, obrigando o microrganismo a depender do contaminante acrescentado pelos pesquisadores.
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O teste pode usar, por exemplo, benzeno. Outras análises são realizadas com compostos como tolueno, etilbenzeno ou xileno, substâncias derivadas do petróleo reunidas no grupo conhecido como BTEX.
Quando uma bactéria continua crescendo nessas condições, os pesquisadores encontram um indício de que ela consegue metabolizar aquela substância. Durante esse processo, parte do contaminante é retirada do ambiente e transformada pelo próprio metabolismo microbiano.
Essa capacidade interessa à biorremediação, técnica que utiliza organismos vivos para reduzir contaminantes ambientais. O método já é empregado em situações como tratamento de águas residuais e áreas atingidas por petróleo, embora seu desempenho varie conforme o poluente e as condições de cada local.
Robôs ajudam a testar milhares de microrganismos em Pittsburgh
Procurar organismos com essas características individualmente exigiria uma grande quantidade de tempo. A equipe passou a trabalhar com o AI Science Foundry, laboratório automatizado da Carnegie Mellon instalado em Bakery Square, outra área de Pittsburgh que passou por revitalização depois de um histórico de contaminação.
Os sistemas robóticos permitem avaliar simultaneamente milhares de espécies bacterianas e medir como cada uma reage aos compostos investigados. Com isso, os pesquisadores conseguem reduzir o número de candidatos que precisam ser examinados posteriormente em testes mais específicos.
Outra ferramenta usada no trabalho é o BTEXgenie. O programa de código aberto procura, dentro dos genomas das bactérias, genes associados à capacidade de degradar determinados poluentes.
Os resultados obtidos no laboratório alimentam esse processo de seleção. Quanto mais organismos são testados, mais informações ficam disponíveis para relacionar determinados genes ao comportamento observado diante dos contaminantes.
Poluição industrial pode ter selecionado bactérias mais resistentes
O interesse por Hazelwood Green está ligado ao passado do terreno. Durante décadas, a área abrigou atividades siderúrgicas, incluindo operações da Jones & Laughlin Steel Co., que chegou a empregar milhares de trabalhadores.
Esse período deixou contaminantes no solo, entre eles metais pesados e compostos derivados do petróleo. Alguns desses produtos apresentam toxicidade para seres humanos e outros organismos, e determinados componentes são reconhecidos por seu potencial cancerígeno.
Para os microrganismos que já habitavam o terreno, a presença contínua dessas substâncias criou uma forte pressão ambiental. Espécies incapazes de suportar as novas condições perderam espaço, enquanto organismos mais tolerantes tiveram maior possibilidade de permanecer e se multiplicar.
Certas bactérias podem ainda adquirir genes de outros microrganismos por transferência genética. Esse mecanismo permite que características úteis para sobreviver em um ambiente contaminado circulem entre organismos que não pertencem necessariamente à mesma linhagem.
Amostras profundas mostram como o solo mudou ao longo do tempo
Para investigar o resultado desse processo, os pesquisadores retiram cilindros de solo que preservam material encontrado em diferentes profundidades. As amostras vêm de pontos de Hazelwood Green que tiveram históricos distintos de exposição à poluição.
O DNA presente nesses materiais passa por sequenciamento metagenômico. A técnica permite identificar diversos microrganismos existentes em uma mesma amostra sem a necessidade de cultivar cada espécie separadamente.
A equipe também compara a distribuição atual das comunidades microbianas com registros históricos da contaminação. A análise procura descobrir se áreas mais atingidas no passado ainda carregam uma assinatura biológica diferente das regiões que tiveram menor exposição.
Os genes encontrados ajudam a indicar quais funções metabólicas aquelas populações podem possuir. Depois, os experimentos com organismos isolados verificam se essas previsões realmente se confirmam quando determinada bactéria entra em contato com um poluente.
Bactérias podem ampliar alternativas para recuperar terrenos contaminados
A recuperação de antigas áreas industriais costuma envolver procedimentos caros. Algumas intervenções retiram o solo comprometido; outras criam barreiras com material limpo para reduzir a exposição, uma solução que pode exigir acompanhamento prolongado quando os contaminantes permanecem no terreno.
Microrganismos adaptados ao próprio ambiente poluído oferecem uma linha diferente de investigação. Uma bactéria que já consegue sobreviver naquele solo e metabolizar a substância problemática reúne características relevantes para futuros projetos de biorremediação.
Ainda será necessário determinar quais espécies funcionam para cada composto e em quais condições ambientais conseguem manter essa atividade.
