Mais de 60 espécies animais carregam enzimas capazes de digerir um plástico natural produzido por micróbios e essa habilidade pode existir há centenas de milhões de anos
Enzimas encontradas em nove filos animais revelam uma antiga rota para aproveitar reservas de carbono produzidas por micróbios
A descoberta começou com um pequeno verme marinho que não possui boca nem intestino e depende de bactérias simbióticas para obter alimento. Ao investigar essa parceria, cientistas encontraram uma capacidade inesperada: animais conseguem quebrar PHAs naturais produzidos por micróbios como reservas de carbono e energia, habilidade que depois apareceu em dezenas de espécies distribuídas por ramos muito distantes da árvore evolutiva animal.
Como os PHAs naturais viraram alimento para um verme sem intestino?
O protagonista inicial foi Olavius algarvensis, um oligoqueta marinho com cerca de dois centímetros que perdeu tanto o sistema digestivo quanto o excretor ao longo da evolução. Bactérias vivem logo abaixo de sua pele e fornecem nutrientes quando são digeridas pelas próprias células do verme.
Uma das bactérias dominantes acumula enormes quantidades de polihidroxialcanoatos, ou PHAs, que podem representar até 42% de suas reservas celulares de carbono. Os pesquisadores descobriram que O. algarvensis produz uma enzima chamada PHA depolimerase, capaz de quebrar esses polímeros e liberar moléculas menores utilizáveis pelo metabolismo.
Como os pesquisadores provaram que a enzima realmente quebra esse plástico?
A equipe produziu a enzima do verme em laboratório e a colocou em contato com diferentes PHAs microbianos. Análises químicas confirmaram a formação de monômeros de hidroxialcanoatos, pequenas moléculas que podem entrar em vias metabólicas conservadas e servir como fonte de carbono e energia.
Imagens de RNA mensageiro forneceram outra evidência importante. A enzima era produzida justamente na epiderme onde as bactérias simbióticas são digeridas, ligando localização, função e disponibilidade do polímero no mesmo sistema biológico.
- O verme não possui boca nem intestino;
- Bactérias simbióticas fornecem sua nutrição;
- Uma bactéria armazena grandes quantidades de PHA;
- A enzima animal quebra o polímero em moléculas menores;
- A produção da enzima ocorre no local de digestão dos simbiontes.
Este vídeo explica como bactérias produzem PHAs e por que esses polímeros são considerados bioplásticos.
Em quantos animais os PHAs naturais apareceram ligados a enzimas digestoras?
Depois do verme, os pesquisadores procuraram genes semelhantes em bancos de dados genômicos e identificaram 195 PHA depolimerases em 66 espécies animais distribuídas por nove filos. Entre os grupos representados estavam esponjas, moluscos, anelídeos, artrópodes, equinodermos e cordados.
A equipe também testou enzimas de organismos muito distantes entre si, incluindo uma esponja, uma minhoca e um colêmbolo. Todas conseguiram degradar PHB e outros PHAs examinados, demonstrando que as sequências encontradas nos genomas não eram apenas proteínas parecidas sem a função esperada.
Isso significa que todos esses animais comem bioplástico?
Não necessariamente. O estudo demonstra que essas espécies possuem enzimas capazes de degradar PHAs microbianos, mas ainda não determina quanto cada animal utiliza esse recurso em seu ambiente natural. A importância nutricional provavelmente varia muito entre solos, sedimentos, ambientes aquáticos e diferentes dietas.
O estudo publicado na Nature Ecology & Evolution também identificou enzimas relacionadas em protistas. A distribuição extremamente ampla sugere que acessar reservas de carbono produzidas por micróbios pode ser uma estratégia ecológica muito mais antiga e comum do que se imaginava.
Por que os PHAs naturais podem ter sido digeridos por centenas de milhões de anos?
As enzimas aparecem em filos que se separaram muito cedo na evolução animal. A reconstrução realizada pelos pesquisadores é compatível com a possibilidade de que o ancestral comum dos animais já possuísse uma PHA depolimerase, o que empurraria essa capacidade para centenas de milhões de anos no passado.
Essa conclusão é uma inferência evolutiva, não uma observação direta de animais ancestrais. Mesmo assim, a presença do sistema em linhagens aquáticas e terrestres muito distantes entre si torna menos provável que a mesma função tenha surgido recentemente em apenas um pequeno grupo.
| Evidência | Resultado |
|---|---|
| Espécies animais | 66 identificadas |
| Filos animais | 9 |
| Enzimas encontradas | 195 PHADs |
| Carbono no simbionte do verme | Até 42% armazenado como sPHA |
O que essa descoberta muda na relação entre animais e micróbios?
PHAs são poliésteres naturais que bactérias e algumas arqueias produzem quando armazenam carbono para usar posteriormente. A indústria aproveitou exatamente essa característica para fabricar materiais biodegradáveis destinados a embalagens, agricultura e aplicações médicas.
Descobrir que animais também podem quebrar esses polímeros adiciona uma rota até então pouco reconhecida ao ciclo do carbono. Reservas criadas dentro de células microbianas podem passar diretamente para consumidores animais, mostrando que o “plástico natural” existe há muito mais tempo que o plástico industrial e participa de relações ecológicas profundamente antigas.
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