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Avanço genético promete plantações autossuficientes que transformam o nitrogênio do ar em fertilizante
Pesquisadores de diferentes partes do mundo desenvolveram recentemente um caminho mais simples para permitir que as plantas fixem nitrogênio por conta própria, sem a necessidade de fertilizantes.
Este avanço, que pode transformar a agricultura moderna, se baseia em um mínimo de sete genes identificados, os quais possibilitam que as células vegetais produzam a enzima necessária para converter o gás nitrogênio do ar em fertilizante.
O desafio da fixação de nitrogênio
A produção de fertilizantes nitrogenados é um processo essencial para a agricultura, pois o nitrogênio é um dos principais nutrientes necessários para o crescimento das plantas. Entretanto, as plantas não fornecem o nitrogênio diretamente do ar, levando à necessidade de fertilizantes industriais.
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O processo Haber-Bosch, que foi desenvolvido há mais de um século, revolucionou a conversão do nitrogênio atmosférico em uma forma utilizável para as plantas. No entanto, a sua produção em larga escala depende de combustíveis fósseis e é altamente poluente.
O impacto do novo método
Uma novidade desenvolvida pelos cientistas pode ter um grande impacto na produtividade agrícola e na redução do uso de fertilizantes sintéticos. Culturas alimentares de grande importância, como milho e arroz, poderiam, potencialmente, fixar nitrogênio por conta própria, usando apenas a luz solar.
Com isso, o uso de fertilizantes seria ligeiramente reduzido, o que não representa apenas uma economia significativa para os agricultores, mas também traz benefícios ambientais ao diminuir a pegada de carbono associada à produção desses insumos.
A colaboração internacional
O projeto que resultou nessa descoberta inovadora é fruto da colaboração entre cientistas da Universidade Estadual de Utah (EUA), da Universidade Politécnica de Madri (Espanha), da Universidade Carnegie Mellon (EUA) e outros centros de pesquisa.
O bioquímico Lance Seefeldt, da Universidade Estadual de Utah, e o cientista sênior Zhi-Yong Yang lideraram as investigações junto a um tempo multidisciplinar, incluindo especialistas em biotecnologia e genômica.
O trabalho dos pesquisadores foi publicado na edição de 6 de novembro de 2024 da revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences .
Como funciona a fixação de nitrogênio nas plantas
A fixação de nitrogênio é o processo pelo qual as plantas convertem o gás nitrogenado presente no ar em compostos utilizáveis para o seu crescimento.
Tradicionalmente, esse processo ocorre em algumas plantas, como leguminosas, que possuem uma relação simbiótica com bactérias capazes de realizar essa conversão.
Agora, os cientistas estão trabalhando para transferir essa habilidade para culturas alimentares essenciais, como o arroz e o milho, por meio da introdução de genes específicos.
Uma equipe de pesquisa conseguiu reduzir a quantidade de genes necessários para a fixação de nitrogênio de nove para sete, simplificando o processo.
Ao colocar esses genes nas mitocôndrias e cloroplastos das plantas, os pesquisadores acreditam que as culturas poderão gerar energia suficiente para fixar o nitrogênio diretamente a partir da luz solar, sem a necessidade de fertilizantes externos.
Benefícios sociais e ambientais
Além da possibilidade de reduzir a dependência de fertilizantes químicos, a descoberta tem um enorme potencial para ajudar países que enfrentam dificuldades no acesso a insumos agrícolas.
Regiões da África Subsaariana, por exemplo, enfrentam desafios para importar fertilizantes devido à falta de infraestrutura, ou que têm problemas agravados de escassez alimentar.
Além disso, a redução da produção de fertilizantes nitrogenados também tem o potencial de mitigar os impactos ambientais associados ao seu uso em larga escala.
Segundo Seefeldt, quase 2% do consumo mundial de combustíveis fósseis é direcionado à produção de fertilizantes, o que gera emissões significativas de gases de efeito estufa.
Perspectivas futuras
Com a descoberta dos genes essenciais para a fixação de nitrogênio, a pesquisa também se estende para áreas além da agricultura terrestre, incluindo a possibilidade de produção de alimentos em missões espaciais.
O trabalho do grupo de Seefeldt, em colaboração com a NASA, está explorando como essas descobertas podem ser aplicadas em missões de longa duração, como planejadas para Marte, onde a produção de fertilizantes e alimentos seria um grande desafio.
O avanço científico que está sendo aprimorado é um passo importante para garantir a segurança alimentar no futuro e para a criação de soluções mais sustentáveis na agricultura.
Com os resultados mais recentes, espera-se que o uso de fertilizantes possa ser reduzido de forma significativa, aliviando tanto os impactos ambientais quanto os custos econômicos dessa prática.
