Descoberta revela que fungo do solo produz proteínas capazes de congelar água a -2 °C, muito acima do limite natural de -46 °C, abrindo caminho para mudanças na manipulação do clima, substituição de químicos tóxicos e avanços em alimentos e preservação biológica
Um estudo internacional revelou que um fungo do solo comum produz proteínas capazes de congelar água a temperaturas de até -2 °C, oferecendo novas possibilidades para manipulação do clima, segurança alimentar e aprimoramento de modelos climáticos globais.
A descoberta se baseia no entendimento de que a água não congela automaticamente ao atingir temperaturas abaixo de zero. Sem a presença de uma estrutura microscópica que sirva como base, ela pode permanecer líquida até -46 °C, em um fenômeno conhecido como super-resfriamento.
Para congelar em temperaturas mais elevadas, a água precisa de um catalisador, chamado de núcleo de cristalização. Normalmente, esse papel é desempenhado por partículas como poeira mineral, fuligem ou compostos químicos presentes na atmosfera.
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Quando essas partículas estão presentes, moléculas de água se organizam ao seu redor, formando cristais de gelo que crescem progressivamente. À medida que o gelo se torna mais pesado, ele pode cair na forma de neve ou chuva.
Descoberta amplia papel biológico na formação de gelo
Além de partículas minerais, a natureza também utiliza agentes biológicos para iniciar o congelamento. Cientistas já sabiam que certas bactérias possuem essa capacidade, atuando como eficientes nucleadores de gelo em ambientes naturais.
A nova pesquisa identificou que o fungo do solo pertencente à família Mortierellaceae também desempenha esse papel, mas com uma diferença significativa. Ele produz proteínas especializadas que conseguem congelar água de forma independente, sem necessidade da célula completa.
Essas proteínas são solúveis em água, altamente estáveis e atuam como estruturas livres no ambiente. Isso as torna mais eficientes do que as bactérias, que dependem da presença física de suas células para iniciar o congelamento.
A pesquisa foi conduzida a partir de amostras coletadas em água e líquens durante expedições polares. A análise genética permitiu identificar genes responsáveis por essa capacidade, semelhantes aos encontrados em bactérias.
Para confirmar a função desses genes, os cientistas os inseriram em outros organismos, como leveduras e a bactéria Escherichia coli. Os organismos modificados passaram a apresentar capacidade de congelamento que não possuíam anteriormente.
Transferência genética explica origem da capacidade
Os pesquisadores apontam que essa habilidade do fungo do solo pode ter origem em um processo conhecido como transferência horizontal de genes. Nesse mecanismo, organismos adquirem material genético de outros seres vivos, sem relação direta de ancestralidade.
Segundo o estudo, um ancestral dos fungos teria incorporado genes de bactérias milhões de anos atrás. Essa transferência não é comum, o que torna a descoberta ainda mais relevante para a compreensão da evolução desses organismos.
Após adquirir os genes, os fungos modificaram a estrutura original. Enquanto bactérias dependem da membrana celular para organizar as proteínas formadoras de gelo, os fungos evoluíram para produzir versões independentes e mais estáveis.
Essas proteínas mantêm a arquitetura repetitiva necessária para formar gelo, mas com maior solubilidade e resistência. Isso permite que atuem diretamente no ambiente, sem depender da integridade celular.
Potencial para substituir químicos em manipulação climática
A capacidade do fungo do solo de induzir congelamento em temperaturas mais altas pode ter aplicações diretas na manipulação do clima. Um dos principais usos está na técnica conhecida como semeadura de nuvens.
Nesse processo, partículas são lançadas na atmosfera para estimular a formação de gelo em nuvens. À medida que os cristais crescem, tornam-se pesados e caem, podendo se transformar em chuva ao atravessar camadas mais quentes.
Há cerca de 80 anos, o iodeto de prata é utilizado como principal agente nesse tipo de operação. Embora eficiente, ele apresenta alta toxicidade ambiental, o que levanta preocupações sobre seu uso contínuo.
As proteínas produzidas pelo fungo do solo surgem como uma alternativa natural e não tóxica. Além disso, sua estabilidade em condições adversas aumenta o potencial de aplicação em larga escala.
Segundo os pesquisadores, a possibilidade de produzir essas proteínas em quantidade suficiente pode tornar a semeadura de nuvens mais segura e eficiente. Isso abre caminho para novas estratégias de controle climático.
Aplicações em alimentos e preservação biológica
O estudo também destaca aplicações em áreas como indústria alimentícia e medicina. A capacidade de controlar o congelamento em temperaturas mais altas pode preservar melhor estruturas celulares sensíveis.
Em alimentos, isso pode evitar danos causados pelo congelamento rápido e profundo, mantendo textura e qualidade. Um exemplo citado é o congelamento de frutas, que pode ser aprimorado com o uso dessas proteínas.
Diferentemente das bactérias, que exigem o uso de células completas, o fungo do solo permite o isolamento de proteínas purificadas. Isso elimina a necessidade de introduzir organismos vivos em alimentos ou materiais sensíveis.
Na medicina, a aplicação pode ser ainda mais relevante. A preservação de órgãos e tecidos depende do controle preciso do congelamento, evitando danos celulares causados por temperaturas extremas.
As proteínas fúngicas podem induzir o congelamento mais cedo, protegendo estruturas delicadas antes que o frio intenso cause danos irreversíveis. Isso amplia possibilidades em transplantes e armazenamento biológico.
Impacto nos modelos climáticos globais
Outro ponto destacado pelos cientistas é a influência desses fungos na formação de nuvens e no clima global. A quantidade de gelo presente nas nuvens afeta diretamente a forma como elas refletem luz solar e retêm calor.
Como o fungo do solo é abundante em ambientes naturais, seus esporos e proteínas podem ser transportados pelo vento para a atmosfera. Isso sugere que sua participação na formação de gelo pode ser maior do que se estimava.
A inclusão dessas moléculas em estudos climáticos pode melhorar a precisão dos modelos utilizados para prever mudanças no clima. Compreender a presença desses agentes biológicos nas nuvens é um passo importante nesse processo.
Segundo os pesquisadores, a identificação dessas proteínas facilita a medição de sua quantidade na atmosfera. Isso pode contribuir para o desenvolvimento de modelos mais detalhados e confiáveis.
Os resultados da pesquisa foram publicados na revista científica Science Advances. A descoberta amplia o conhecimento sobre o papel de organismos microscópicos na dinâmica do clima e abre novas possibilidades de aplicação tecnológica.
