Cianobactérias: aliadas contra o arsênio

Cianobactérias encontradas em lagos podem ser poderosas armas para remover elemento tóxico à saúde humana de ambientes aquáticos. Experimentos revelam potencial de atuação de duas espécies em amostras contaminadas. 

 

Por: Célio Yano

Publicado em 10/06/2013 | Atualizado em 10/06/2013

Lago Dom Helvécio, localizado no Parque Estadual do Rio Doce (MG), onde foram coletadas cianobactérias da espécie ‘M. novacekii’ para estudo feito na UFMG. (foto: Fernando Marino/ Wikimedia Commons) 

 

Capazes de absorver arsênio em ambiente aquático, duas espécies de cianobactérias podem se tornar aliadas do homem e ajudar a limpar rios e lagos contaminados com a substância tóxica. O potencial de Microcystis novacekii e Synechococcus nidulans foi descoberto em testes feitos por pesquisadores do Laboratório de Limnologia, Ecotoxicologia e Ecologia Aquática (Limnea), da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).

Nos experimentos, soluções com diferentes concentrações de arsênio foram adicionadas a culturas de cianobactérias. As misturas foram então expostas a luz e agitação constante para permitir o crescimento dos microrganismos.

Após nove dias, M. novacekii removeu da água 21% de arsenito (forma de apresentação mais tóxica da substância), em uma solução de 15mg/L do metaloide. Já S. nidulans absorveu 21% de arseniato (forma da substância mais comum no ambiente, encontrada sobretudo em áreas de mineração), em uma concentração de 0,05 mg/L, quatro dias depois da exposição.

‘Microcystis novacekii’ em imagem de microscopia óptica com aumento de 1.000 vezes. (foto: Fernanda Aires Guedes/ Limnea)

O arsênio é considerado elemento não essencial, ou seja, não tem função fisiológica conhecida em organismos vivos. Devido à semelhança química com o fósforo, pode substituí-lo em determinadas moléculas, modificando sua estrutura e função. Com base em estudos epidemiológicos, a Agência Internacional de Pesquisa sobre Câncer o classifica como agente carcinogênico para humanos.
Em ecossistemas aquáticos, o arsênio pode contaminar peixes e moluscos, provocando a morte das espécies mais sensíveis. Devido à bioacumulação, a substância torna-se disponível ainda nas diferentes rotas da cadeia alimentar, passando para níveis tróficos superiores.

A principal fonte de exposição humana ao arsênio, considerado agente carcinogênico, é a ingestão de água contaminada

 

Análises feitas no fim do ano passado pela Proteste Associação de Consumidores revelaram a presença de arsênio em níveis alarmantes em peixes frescos vendidos em São Paulo. De acordo com a instituição, 72,5% das amostras testadas apresentavam a substância em taxa superior à estabelecida por lei.

A principal fonte de exposição humana à substância, no entanto, ainda é a ingestão de água contaminada. Estudos toxicológicos mostram que há risco à saúde quando a concentração de arsênio é superior a 10 µg (microgramas) por litro de água.

Escolha

Cianobactérias são organismos encontrados em solos úmidos, águas marinhas e continentais e em associação com outros organismos, como líquens e plantas aquáticas. Para os testes, os pesquisadores da UFMG – que participam do programa Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Recursos Minerais, Água e Biodiversidade – coletaram bactérias da espécie S. nidulans em área de mineração do município de Nova Lima (MG). M. novacekii foi retirada do lago Dom Helvécio, no Parque Estadual do Rio Doce (MG).
Cada espécie foi escolhida por um motivo, segundo o ecólogo Francisco Barbosa, coordenador do Limnea. Enquanto S. nidulans é mais fácil de estudar em laboratório, por crescer e se adaptar a diferentes condições de cultivo rapidamente, M. novacekii raramente é citada na literatura em trabalhos de ficologia. “Isso nos instigou a escolhê-lo como organismo-modelo de novas pesquisas”, diz Barbosa.

Os resultados confirmaram a hipótese de que as cianobactérias podem ser cultivadas em laboratório com o propósito de descontaminar corpos d’água

Os resultados confirmaram a hipótese de que as cianobactérias podem ser cultivadas em laboratório com o propósito de descontaminar corpos d’água. Mas, além disso, os microrganismos podem, segundo o ecólogo da UFMG, servir como bioindicadores.

“Verificamos em nossos estudos que o estado de oxidação trivalente do arsênio é duas ordens de grandeza mais tóxico que o pentavalente”, afirma. “Portanto, avaliar a contaminação ambiental por arsênio total, como é previsto pela legislação sanitária brasileira, pode não ser suficiente para estimar as concentrações seguras do metaloide para a saúde humana e para o meio ambiente.”
“Por causa da capacidade de reconhecer essas formas químicas diferentes e de reagir a elas, pretendemos testar futuramente as cianobactérias como organismo modelo de bioindicação.” No momento são feitos estudos para desvendar o comportamento do arsênio assimilado pela cianobactéria. “Nossa hipótese é que durante o processo de bioacumulação do metaloide pelo microrganismo ocorrem mudanças na substância e possivelmente formas mais tóxicas se transformam em menos tóxicas”, diz Barbosa.

‘Synechococcus nidulans’ em imagem de microscopia óptica com aumento de 1.000 vezes. (foto: Maione W. Franco/ Limnea)

Há cinco anos o Limnea desenvolve testes com o uso de cianobactérias para remoção de poluentes. Grande parte das pesquisas foi feita com M. novacekii, que já se mostrou viável como agente para biorremoção de metais (chumbo e cádmio) e semimetais (arsênio), e como agente de biodegradação de pesticidas, herbicidas e até de hormônios. Estes últimos vão parar em corpos d’água por estarem presentes em produtos como anticoncepcionais.

Célio YanoCiência Hoje On-line/ PR

Insetos como Indicadores de Qualidade Ambiental 

 

Marcus Vinicius Cabral
Biólogo. mestre em Geociências

Breve Histórico

Bioindicadores são fatores bióticos empregados para o reconhecimento de condições (passadas, presentes ou futuras) de ecossistemas.

O estudo de organismos tem sido uma das técnicas utilizadas para se avaliar mudanças no ambiente. Dentre estes organismos, os insetos têm se mostrado indicadores apropriados para essa finalidade, tendo em vista sua diversidade e capacidade de produzir várias gerações, geralmente, em curto espaço de tempo. Os insetos fitófagos, quando específicos para determinadas plantas, são os organismos mais adequados, principalmente os lepidópteros, que são taxonomicamente bem estudados e podem ser facilmente amostrados através de armadilhas luminosas (Holloway et al., 1987).

O termo bioindicador pode ser usado em vários contextos, tais como: indicação de alteração de habitats, destruição, contaminação, reabilitação, sucessão da vegetação, mudanças climáticas e consequentemente degradação dos solos e ecossistemas (McGeoch, 1998).

Segundo Allaby (1992), Os bioindicadores são espécies que podem ter uma amplitude estreita a respeito de um ou mais fatores ecológicos, e quando presentes, podem indicar uma condição ambiental particular ou estabelecida. Os bioindicadores, conforme Thomanzini & Thomanzini (2000) e Büchs (2003), devem ter sua taxonomia, ciclo e biologia bem conhecidos e possuir características de ocorrência em diferentes condições ambientais ou serem restritos a certas áreas. Além disso, devem ser sensíveis às mudanças do ambiente para que possam ser utilizados no monitoramento das perturbações ambientais. Já para Büchs (2003), cada bioindicador pertence a escalas diferentes de incidência de perturbações, revelando informações sobre um distúrbio.
Os grupos taxonômicos que não constam nas atuais listas de espécies ameaçadas, mas que merecem serem avaliados como bioindicadores, incluem Coleoptera (Carabidae, Staphylinidae e Cicindelidae); alguns grupos de hemípteros, tais como os Pentatomoidea; várias famílias de Diptera, tais como Drosophilidae, Tephritidae e Bibionidae; e algumas mariposas, tais como Geometridae e, especialmente, as Noctuidae (Catocalinae) frugívoras (Lewinsohn et al., 2005).

Os biólogos têm se apoiado primariamente nos vertebrados e nas plantas superiores como grupos indicadores, seja de unidades ecológicas e paisagísticas, seja de determinadas causas de perturbação e sua intensidade. No entanto, os invertebrados respondem a diferenças mais sutis tanto de habitat quanto de intensidade de impacto (Lewinsohn et al., 2005).
Em geral, os invertebrados apresentam respostas demográficas e dispersivas mais rápidas do que organismos com ciclos de vida mais longos. Eles também podem ser amostrados em maior quantidade e em escalas mais refinadas do que os organismos maiores. Essas vantagens são contrabalançadas por dificuldades taxonômicas em muitos, se não na maioria, dos táxons e pelo tempo necessário para processar grandes amostras. Apesar dessas dificuldades, os artrópodes estão sendo cada vez mais utilizados para avaliar a diversidade e a composição de espécies de habitats ou fisionomias distintas e para avaliar respostas a diferentes regimes de perturbação ou manejo (Lewinsohn et al., 2005)

Características

Os bioindicadores:

• Devem ter sua taxonomia, ciclo e biologia bem conhecidos e possuir características de ocorrência em diferentes condições ambientais ou serem restritos a certas áreas.
• Devem ser sensíveis às mudanças do ambiente para que possam ser utilizados no monitoramento das perturbações ambientais

Tipo de Bioindicadores

• Sentinelas: introduzidas para indicar níveis de degradação e prever ameaças ao ecossistema;
• Detectoras: são espécies locais que respondem a mudanças ambientais de forma mensurável;
• Exploradoras: reagem positivamente a perturbações;  Acumuladoras: permitem a verificação de bioacumulação;
• Bio-ensaio: usados na experimentação;
• Sensíveis: modificam acentuadamente o comportamento.
• Bioindicação não específica: diferentes fatores provocam a mesma reação;
• Bioindicação específica: uma reação só ocorre em virtude de um único fator ambiental.
• Bioindicação direta: fator ambiental atua diretamente sobre o sistema biológico;
• Bioindicação indireta: a bioindicação é resultado de alterações ambientais que provocam diferentes respostas.
• Bioindicação primária: é a primeira reação do organismo;
• Bioindicação secundária: ocorre após a primária e é diferente dela.

Indicador Biológico Ideal

• Fácil amostragem;
• Sensibilidade a pequenas variações ambientais;
• Não prejudicial à pessoas e animais;
• Manipulação segura;
• Adaptação amostragem de acordo com o ecossistema;
• Fácil identificação taxonômica;
• Distribuição cosmopolita;
• Abundância numérica;
• Baixa variabilidade genética e ecológica;
• Grande tamanho de corpo, ciclo de vida longo, mobilidade limitada;
• Características ecológicas conhecidas;
• Estar associado aos grandes processos do ecossistema;
• Evidências de que os padrões observados na categoria indicadora reflitam-se em outras categorias (polinizadores, predadores de sementes, parasitóides e decompositores);
• Categorias taxonômicas mais elevadas (ordem, família, tribo e gênero) apresentando ampla distribuição geográfica e em diferentes tipos de habitats;
• Categorias taxonômicas inferiores (espécies e subespécies) com alta especialização de forma a serem bem sensíveis a mudanças em seu habitat

Grupos Funcionais

• Xilófagos: comedores de madeira.
• Ex. Cerambicídeos, Cupins
• Rizófagos: Comedores de raízes.
• Ex. larvas de besouros (corós),
• Ninfas de cigarra, percevejos
• Filófagos: comedores de folhas.
• Ex. larvas de lepidópteros
• Adultos de besouros (cerambicídeos, crisomelídeos)
• Saprófagos: comedores de material animal ou vegetal em decomposição.
• Ex. Estafilinídeos (besouros)
• Larvas de dípteros
• Polinizadores: se alimentam de néctar e polén.
• Ex. abelhas, mamangavas, moscas, borboletas, besouros.
• Fitófagos: que sugam a seiva das plantas.
• Ex. Homoptera (cigarrinha, pulgão, mosca-branca)
• Lepidotera (estágio larval)
• Diptera (larva minadora)
• Predadores: comem outros insetos.
• Ex. Libélulas, Louva-deus, Percevejos, Vespas,
• Calosoma, larvas de coccinelídeos.
• Centopéias, aranhas, pseudoescorpiões.
• Parasitóides: que vivem a custa de outro animal.
• Ex. himenópteros e dípteros.
• Geófagos: comem solo.
• Ex. corós, cupins, minhocas

Bibliografia
HOLLOWAY, J.D.; BRADLEY, J.D.; CARTER, J.D. CIE guides to insects of importance to man. Lepidoptera, 1. C.A.B. International, Wallinford, 1987. 262p.

LEWINSOHN, T.M.; FREITAS, A.V.L.; PRADO, P.I. Conservação de invertebrados terrestres e seus habitats no Brasil, Megadiversidade, v. 1, n. 1, p 62-69, julho 2005.

McGEOCH, M.A. The selection, testing and application of terrestrial insects as bioindicators. Biology Review, v.73, p.181-201, 1998.

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Última atualização: Sábado - 28 de abril de 2012.