Um pesquisador da Universidade de Maryland e colegas descobriram que o fungo Metarhizium robertsii remove o mercúrio do solo ao redor das raízes das plantas e da água doce e salgada. Os pesquisadores também projetaram geneticamente o fungo para amplificar seus efeitos desintoxicantes do mercúrio.
A poluição do solo e da água por mercúrio é uma ameaça mundial à saúde pública. Este novo trabalho sugere que o Metarhizium pode fornecer uma maneira barata e eficiente de proteger as culturas cultivadas em áreas poluídas e remediar os cursos de água carregados de mercúrio.
O estudo, que foi conduzido pelo professor de entomologia da UMD Raymond St. Leger e pesquisadores do laboratório de seu ex-bolsista de pós-doutorado, Weiguo Fang (agora na Universidade de Zhejiang em Hangzhou, China), foi publicado na revista Proceedings of the National Academy of Ciências (PNAS) em 14 de novembro de 2022.
“Este projeto, liderado pelo Dr. Fang, descobriu que Metarhizium impede que as plantas absorvam mercúrio”, disse St. Leger. “Apesar de ser plantada em solo poluído, a planta cresce normalmente e é comestível. Além disso, o fungo sozinho pode limpar rapidamente o mercúrio da água doce e salgada.”
Metarhizium é um fungo quase onipresente, e trabalhos anteriores do laboratório St. Leger mostraram que ele coloniza as raízes das plantas e as protege de insetos herbívoros. Os cientistas sabem que Metarhizium é frequentemente um dos únicos seres vivos encontrados em solos de locais tóxicos como minas de mercúrio. Mas ninguém havia determinado anteriormente como o fungo sobreviveu em solos poluídos com mercúrio, ou se isso teve implicações para as plantas com as quais o fungo normalmente vive.
St. Leger e outros colegas já haviam sequenciado o genoma do Metarhizium, e Fang notou que ele contém dois genes que são muito semelhantes aos genes presentes em uma bactéria conhecida por desintoxicar ou biorremediar o mercúrio.
Para o estudo atual, os pesquisadores realizaram uma variedade de experimentos de laboratório e descobriram que o milho infectado com Metarhizium crescia tão bem se fosse plantado em solo limpo ou solo carregado de mercúrio. Além disso, nenhum mercúrio foi encontrado nos tecidos vegetais de milho cultivado em solo poluído.
Os pesquisadores então modificaram geneticamente os fungos, removendo os dois genes que eram semelhantes aos das bactérias remediadoras de mercúrio. Quando eles replicaram seus experimentos, o Metarhizium modificado não protegeu mais as plantas de milho do solo carregado de mercúrio, e o milho morreu.
Para verificar se os genes estavam fornecendo as qualidades desintoxicantes, os pesquisadores os inseriram em outro fungo que normalmente não protege o milho do mercúrio. O fungo recém-modificado funcionou como o Metarhizium, protegendo as plantas do solo carregado de mercúrio.
Análises microbiológicas revelaram que os genes em questão expressavam enzimas que quebram formas orgânicas altamente tóxicas de mercúrio em moléculas de mercúrio inorgânicas menos tóxicas. Por fim, os pesquisadores projetaram geneticamente Metarhizium para expressar mais genes desintoxicantes e aumentar sua produção de enzimas desintoxicantes.
Em seu experimento final, os pesquisadores descobriram que poderiam limpar o mercúrio da água doce e salgada em 48 horas misturando em Metarhizium.
O próximo passo será realizar experimentos em campo na China para ver se Metarhizium pode transformar ambientes tóxicos em campos produtivos para o cultivo de milho e outras culturas. Os métodos atuais de remediar solos poluídos exigem que as toxinas sejam removidas ou neutralizadas de campos inteiros antes que qualquer coisa possa ser plantada. Isso pode ser muito caro e levar muito tempo. Mas Metarhizium simplesmente desintoxica o solo imediatamente ao redor das raízes das plantas e impede que as plantas absorvam a toxina.
“Permitir que as plantas cresçam em ambientes ricos em mercúrio é uma das maneiras pelas quais esse fungo protege sua planta”, explicou St. Leger. “É o único micróbio que conhecemos com potencial para ser usado assim, porque as bactérias com as mesmas capacidades genéticas para desintoxicar o mercúrio não crescem em plantas. Mas você pode imaginar simplesmente mergulhando sementes em Metarhizium e plantando culturas que são agora protegido de solos ricos em mercúrio.”
Além de seu potencial como uma ferramenta econômica para recuperar terras poluídas para a agricultura, o Metarhizium pode ajudar a limpar o mercúrio de pântanos e cursos d’água poluídos que estão cada vez mais ameaçados pela poluição por mercúrio, à medida que as mudanças climáticas e o derretimento do permafrost aceleram a liberação do metal tóxico nos solos e oceanos.
Publicado em 24/11/2022 08h03
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