Vacas ajudam na produção de combustível
Pesquisadores norte-americanos descobrem no sistema digestivo dos bovinos enzimas que facilitam a fabricação de novas fontes de energia
Paloma Oliveto
Quando se trata de converter matéria vegetal em energia, nenhuma máquina consegue ser tão eficiente quanto a vaca. O sistema digestivo do animal permite que ele coma quase 70kg de planta por dia. Agora, pesquisadores anunciaram a descoberta de dezenas de enzimas microbianas no rúmen (compartimento digestivo) bovino que contribuem para a quebra da switchgrass, um tipo de grama comum nos Estados Unidos, apontado como fonte promissora para produção de biocombustível.
Publicado na revista especializada Science, o estudo ataca uma das maiores barreiras para o desenvolvimento de biocombustíveis acessíveis e sustentáveis do ponto de vista ambiental. Mais do que contar com a fermentação de açúcares simples contidos em alimentos como GRÃOS e cereais, beterraba ou cana-de-açúcar - que têm um alto custo para o ambiente, além de competirem com a produção de alimentos -, os cientistas têm procurado estratégias melhores para converter folhagens e gramíneas em combustível líquido. Essa "segunda geração" de biocombustíveis deverá, além do mais, emitir menos dióxido de carbono na atmosfera.
Porém quebrar e liberar a energia das células das plantas não é uma tarefa fácil. "O problema com a segunda geração de biocombustíveis é conseguir extrair os açúcares fermentados que ficam na parede celular das plantas", disse ao Correio o especialista em ciências animais da Universidade de Illinois Roderick Mackie, um dos autores do estudo. As pesquisas que ele tem feito sobre a vida microbiana no interior do rúmen bovino permitiram a nova abordagem explorada no artigo. "A vaca tem feito isso há milhões de anos. Queremos examinar os mecanismos que ela usa para encontrar as enzimas que tenham aplicações na indústria de biocombustíveis."
Em um estudo anterior iniciado há três anos, Mackie e o professor Matthias Hess, do Genome Institute, na Califórnia, usaram técnicas antigas para estudar a nutrição dos ruminantes. Com a ajuda de uma cânula, eles inseriram pequenos sacos contendo alfafa e switchgrass no estômago de uma vaca e examinaram os micróbios que aderiam a cada tipo de planta depois de dois ou três dias. Análises químicas e visuais mostraram que esses micróbios eram eficientes quebradores de matéria vegetal. Para cada tipo de planta, havia uma diferente comunidade microbiana.
"Esse e outros experimentos posteriores provaram que a técnica poderia ajudar os cientistas a encontrar no rúmen os micróbios mais eficientes na degradação de um tipo particular de matéria vegetal", diz Mackie. No novo estudo, os pesquisadores focaram na switchgrass, uma gramínea promissora para a produção de biocombustível.
Genes
Setenta e duas horas depois de incubar o material no rúmen da vaca, eles conduziram uma análise genômica de todos os micróbios que aderiram a ele. Essa abordagem, desenvolvida em conjunto pelo Genome Institute e pelo Lawrence Berkeley National Laboratory, investiga, ao mesmo tempo, os genes de todos os micro-organismos presentes em uma amostra. "Isso nos deu um retrato mais acurado do processo no rúmen que torna possível a degradação da planta", explica Mackie. "Bactérias são micróbios. Elas não vivem sozinhas, mas em consórcio, e todas contribuem para o funcionamento do processo."
Aplicando uma variedade de técnicas, os pesquisadores sequenciaram e analisaram o DNA total da amostra, identificando 27.755 potenciais genes relacionados à aquisição de energia. Alguns deles foram implantados em uma bactéria, com 90% de sucesso. Quase 60% das proteínas resultantes do processo demonstraram atividade enzimática. O resultado sugere que o rúmen bovino é um dos melhores hábitats microbianos para ser usado como fonte de degradação de enzimas vegetais.
No total, os cientistas conseguiram mapear 270 bilhões de letras do código genético, um número enorme: 100 vezes maior do que o obtido em todo o genoma humano. "Gerar os dados não foi a parte mais desafiante do projeto. O verdadeiro desafio foi analisar a vasta quantidade de informações para as quais não havia qualquer referência genética", disse ao Correio Matthias Hess. De acordo com ele, a pesquisa vai ajudar a desenvolver combustíveis alternativos a partir da biomassa de plantas de forma mais sustentável. "Os micróbios dos ruminantes vão ajudar a resolver esse problema", aposta Hess.
Biomassa degradada
"Os micróbios evoluíram há milhões de anos de forma a degradar eficientemente a biomassa recalcitrante. Comunidades desses organismos podem ser encontradas em diversos ecossistemas, como o rúmen das vacas e as vísceras dos cupins, assim como na cobertura vegetal das florestas. Os micróbios conseguiram ganhar o desafio de derrotar a arma protetiva que as plantas usam para segurar os nutrientes (a parede celular), que é essa rica fonte de energia que permite a eles e às vacas prosperar."
Eddy Rubins, diretor do Department of Energy
Joint Genome Institute dos Estados Unidos