Lesmas-do-mar mais eficientes na fotossíntese do que algas

Investigadores portugueses reportam processo evolutivo de cleptoplastos

"Lesmas-do-mar movidas a energia solar" (fotografia: Bruno Jesus)

Investigadores portugueses descobrem que lesmas-do-mar fotossintéticas podem ser mais eficientes na fotossíntese do que as próprias algas que consomem. Já há muito tempo se conhece uma destas espécies com uma capacidade invulgar: guardar alguma da maquinaria das células das algas que consomem (os cloroplastos – as estruturas mais importantes para a fotossíntese) e mantê-los funcionais dentro das suas próprias células, produzindo assim parte do seu próprio alimento através da fotossíntese, tal como uma qualquer planta.

Este grupo de lesmas-do-mar, denominados sacoglossos, foi igualmente baptizado de “Lesmas-do-mar movidas a energia solar” (solar-powered seaslugs no original inglês). Até agora, conhecem-se no mundo 300 espécies e vivem todas em águas pouco profundas, associadas a algas verdes que frequentemente observamos nas praias.

O mais curioso desta associação é que não se trata de uma simbiose entre dois organismos, como acontece entre os corais e as microalgas que dentro deles vivem, mas entre um animal e um organelo celular de um vegetal – o cloroplasto – que não é digerido quando passa pelo tracto digestivo da lesma e se mantém funcional. Estas estruturas, “roubadas” às algas, passam a ter o nome de cleptoplastos.

Estes cleptoplastos podem produzir energia tal como o faziam na alga durante algumas semanas ou até meses, sendo portanto um bom complemento ao consumo das algas pelas lesmas. Num artigo publicado a semana passada, no «Journal of Experimental Marine Biology and Ecology», os investigadores portugueses Bruno Jesus, Patrícia Ventura e Gonçalo Calado reportam uma importante descoberta relacionada com as prestações destes cleptoplastos.

Estudando a espécie de lesma-do-mar Elysia timida e a alga de que se alimenta Acetabularia acetabulum demonstraram que o rendimento fotossintético em condições de luz alta, semelhante à do ambiente em que vivem, é maior nos animais que nas algas. De facto, nestas condições de luminosidade, os cloroplastos das algas entram facilmente num processo denominado fotoinibição, que baixa o rendimento do processo de fotossíntese.

A Elysia timida alimenta-se da alga Acetabularia acetabulum (fotografia: Bruno Jesus)

Ao contrário, os cleptoplastos que estão nas células das lesmas, beneficiam de uma protecção de umas estruturas móveis, os parápodes – prolongamentos da pele do animal -, que se podem abrir ou fechar consoante a quantidade de luz ambiente, fazendo com que o processo e fotoinibição diminua. Além disso, foi também observado que estes animais tendem a afastar-se das zonas com luz alta, o que as algas não podem fazer. É como usar o melhor de dois mundos: fazer fotossíntese como uma planta, abrir ou fechar-se e mudar de sítio, como um animal, segundo as condições de luz.

Inovação evolutiva

“É fascinante como um animal pode ser ainda mais eficiente fazer fotossíntese do que a alga a quem roubou a maquinaria!”, comentou Bruno Jesus, investigador do Centro de Oceanografia e primeiro autor do estudo. “Algures, no decorrer da evolução, esta associação terá sido fortemente benéfica para este grupo de lesmas-do-mar, provavelmente na colonização de águas pouco profundas. Embora este processo evolutivo esteja longe de ser entendido, é certamente uma lição a ter em conta que demonstra que as inovações evolutivas têm muito menos fronteiras do que “a priori” poderíamos pensar”, acrescentou.

Este trabalho é o primeiro resultado de um projecto financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia chamado SymbioSlug, coordenado pelo Instituto Português de Malacologia e tendo como parceiro o Centro de Oceanografia, que pretende estudar a fisiologia desta curiosa relação entre animais e plantas, que até agora levantou mais perguntas que respostas.

As abelhas desaparecidas nos E.U.A.

Investigadores explicam nova patologia em estudo publicado na Plos One


Uma nova patologia – CCD (colony colapse disorder) – tem assolado colónias de abelhas polinizadoras nos Estados Unidos. Os sintomas são característicos e os insectos que recolhem néctar e pólen das flores não regressam e são poucas as que aparecem mortas. O CCD continua um mistério, mas um estudo agora publicado na Plos One avança que o fenómeno poderá estar associado a um vírus e um cogumelo.

Já foram disponibilizados importantes financiamentos aos investigadores para o estudo do sucedido. A equipa de Jeremy Bromenschek, um cientista que esteve longamente ligado ao exército norte-americano para ensinar abelhas a detectar explosivos, está a recolher e a analisar proteínas presentes no corpo dos polinizadores mortos com CCD, com a ajuda de um espectrómetro de massa.
Posteriormente, são estudados micro-organismos, aos quais os elementos pertencem, e comparados com diferentes vírus e bactérias de cogumelos inseridos na enorme base de dados do exército reportando características genéticas. A busca funciona de forma idêntica ao Google, segundo explicaram os investigadores que conseguiram identificar mais de três mil péptidos (compostos orgânicos constituídos por dois ou mais aminoácidos) de espécies diferentes de micro-organismos.

A partir daí, a equipa centrou-se apenas nos patogénicos das abelhas, eliminando todos aqueles que não se encontravam em amostra. Detectaram dois suspeitos: um vírus da família Iridoviridae e um fungo microscópico unicelular (Nosema ceranae). Este último já tinha sido apontado como um dos principais patogénicos das colónias sucumbidas na Europa.

Entretanto, os investigadores contaminaram um grupo de abelhas, em laboratório, com ambas as substâncias e constaram uma taxa de mortalidade de cem por cento. A equipa chegou à conclusão que a associação do cogumelo e do vírus está na origem do CCD, mas sublinham que esta não é a causa da morte de um terço das colónias nos EUA e que um novo pesticida poderá ter despoletado a falta de imunidade da comunidade.

Imagem de molécula dá novas pistas sobre HIV e cancro

Cristalografia de raios-X permitiu determinar estrutura da CXCR

Investigadores norte-americanos criaram uma imagem de uma importante molécula que está ligada ao cancro e à infecção por HIV, que poderá ajudar no tratamento de ambas as doenças.

Segundo um artigo publicado na revista científica Science foi utilizada a técnica de cristalografia de raios-X para determinar a estrutura da molécula CXCR4 e o seu mecanismo de acção.

Esta descoberta poderá abrir portas para o desenvolvimento terapêutico, embora, segundo os autores, seja necessário aprofundar o conhecimento sobre o funcionamento da CXCR4.

Esta molécula faz parte da família de proteínas designada por receptores acoplados à proteína G, responsáveis pela transmissão de sinais do exterior das células para o seu interior. Desta forma, ajudam a controlar quase todos os processos do organismo, inclusivamente o crescimento celular, a secreção hormonal e a activação do sistema imunitário.

No entanto, quando os sinais que activam o receptor não estão devidamente regulados, a CXCR4 pode estimular o crescimento e a metastização dos tumores.

De acordo com os investigadores, a imagem criada poderá permitir “desenhar” novos compostos que regulem a actividade daquela molécula ou bloqueiem a entrada do HIV nas células.

Energia alternativa:carapaças de insetos e marisco

Nova enzima pode levar a biocombustível mais barato

Nova enzima pode ajudar a biodegradar de forma semelhante à quitina e celulose.

Depois da biomassa, do etanol edo metano, uma nova enzima pode levar agora a biocombustível mais barato. No armazenamento de resíduos, até restos de cascas de camarão podem servir como matérias-primas para biocombustíveis mais baratos – graças a uma nova enzima que manipula biomassa mais rapidamente. Poderá mesmo reduzir a prática actual de usar plantas importantes para o consumo na produção de combustível. Uma equipa de investigadores noruegueses tem o crédito por estes promissores resultados recentemente publicados na Science .O etanol e o metano são fontes de energia alternativas que podem ser produzidas através da decomposição de biomassa rica em carbo-hidratos, seja de origem marinha ou terrestre. As possibilidades incluem determinados moluscos, dotados de quitina (polímero atóxico, biodegradável, biocompatível e produzido para fontes naturais renováveis) na sua carapaça, madeira e restos, desde que contenham celulose.

Contudo, encontrar uma forma de converter biomassa rica em quitina ou celulose em biocombustível não tem sido fácil, ou seja, a maior parte da produção deriva de plantas usadas como alimento, como cana-de-açúcar, milho e sementes de colza e que poderiam servir as pessoas.

“Em teoria, parece fácil converter carbo-hidratos em celulose, por exemplo, pequenas moléculas de açúcar que nutrem microrganismos que se tornam em metano e etanol. Mas na prática, é um desafio”, sustentou Gustav Vaaje-Kolstad, investigador da Universidade Norueguesa de Ciências da Vida (UMB) e um dos sete autores do artigo.

A parte complicada é o facto de os carbo-hidratos de ambos os polímeros, quitina e celulose, serem formas densas e elásticas. A função biológica destes compostos é exactamente proporcionar ao organismo uma capacidade física dura e durável – diminuindo o índice de quebra das enzimas cuja função é decompor estes tipos de materiais.

Restos de cascas de camarão podem servir como matéria-prima

Avanço há muito esperado

O artigo publicado descreve como é que esta “nova enzima” (descrita pelos autores como oxidohydrolases) ajuda a biodegradar polímeros de carbo-hidrato aparentemente insolúveis em celulose e quitina.

A constituição e estrutura da enzima é a chave para a solução. Para fazerem o seu trabalho, as enzimas primeiro devem ser projectadas e ligadas firmemente a cadeias de glicose cristalina e evitar que se rompam e permitir que dividam os açúcares repetidamente sem que se perca. A Oxidohydrolases pode produzir biocombustível de forma mais eficiente e barata.

Servem ainda para reduzir a prática controversa de usar plantas comestíveis para produzir biocombustível. A produção em larga escala de forma sustentável exigirá materiais que estão mais disponíveis – por isso, cientistas, políticos e ecologistas procuraram durante algum tempo um método eficiente para utilizar recursos biológicos menos-valiosos.

A descoberta dos investigadores noruegueses poderá representar um avanço já muito esperado e a equipa da UMB já solicitou uma patente e estão em conversações com o produtor internacional de enzimas – Novozymes.