Categoria: 2006

O capítulo dedicado à fotossíntese nos livros de biologia pode estar prestes a ser reescrito devido às novas descobertas sobre o processo alcançadas em 2005. David Kramer, da Universidade Estadual de Washington, e seu grupo de pesquisadores do Instituto de Química Biológica desvendaram o mecanismo de ajuste das plantas para a absorção de luz de acordo com suas necessidades metabólicas. Já Michael Haumann e Holger Dau, da Universidade Livre de Berlim, confirmaram a existência de um quinto passo no processo, que consiste na conversão de água em oxigênio. Os resultados das duas pesquisas fornecem novas pistas para desvendar a forma com a qual as plantas absorvem quase 100% da luz solar que as alcança, e de como essa luz é transformada em outras formas de energia. Esses estudos elucidam o que, segundo Rafael Oliveira, do Laboratório de Ecologia Isotópica, da USP, é o processo bioquímico mais importante para a manutenção da vida na terra. “É através da fotossíntese que há a conversão da radiação (uma forma não utilizável de energia por organismos incapazes de produzir o próprio alimento) para formas de energias que podem ser utilizadas pela maioria dos seres vivos”, explica.

O grupo de pesquisadores de Washington demonstrou que as plantas ajustam sua absorção de luz em função de suas necessidades metabólicas, pelo controle do nível de prótons em câmaras fechadas (tilacóides) nos cloroplastos, que são as organelas ricas em clorofila, presentes nas células de algas e plantas. Dessa forma, eles desvendaram como as plantas regulam suas taxas de fotossíntese. Em entrevista à revista suíça Checkbiotech, Kramer disse que a descoberta foi possível porque seu laboratório voltou a atenção para o que acontece com os prótons dentro dos cloroplastos em folhas vivas intactas, ao contrário do que tradicionalmente focavam os fisiologistas: o papel dos elétrons na fotossíntese.

O trabalho, publicado na edição de junho da revista americana Proceedings of the National Academy of Sciences, também fornece a primeira demonstração explícita de uma nova conexão entre o que os pesquisadores têm usualmente chamado fases clara e escura. Na fase clara, chamada assim porque só pode ocorrer na presença de luz, as plantas usam a energia da luz para dividir suas moléculas de água em prótons, elétrons e oxigênio. Diagramas do processo, estampados em livros, mostram os elétrons passando por uma série de clorofilas e outros pigmentos fotossintéticos, produzindo um componente para reserva de energia chamado NADPH (nicotinamida adenosina dinucleotídeo reduzida), substância que formará a molécula de ATP (Adenosina Trifosfato).

A fase escura pode ocorrer tanto na presença como na ausência de luz, e usa a energia estocada em NADPH e ATP para formar as moléculas de açúcar. Juntas, as fases clara e escura criam nutrição para as plantas e, através da cadeia alimentar, nutrem humanos e animais também. As plantas fazem o balanço das duas fases (clara e escura) para incorporar a energia em quantidade adequada à sua necessidade, uma vez que se uma planta incorpora muita energia clara, ela pode morrer; e se, por outro lado, ela incorpora menos do que o necessário, ela não se desenvolverá de forma adequada.

O time de pesquisadores da Washington University mostrou que as plantas alcançam esse balanço mudando o nível de prótons dos compartimentos fechados do cloroplastos. Quando os compartimentos se enchem a um certo nível, os organismos responsáveis pela fotossíntese respondem menos à luz.

Para chegar a esse resultado, os pesquisadores emitiram um pulso de luz para uma folha e perceberam leves mudanças na cor da luz emitida pela folha em resposta. Isso possibilitou que eles observassem os prótons se movendo para dentro e fora dos compartimentos fechados. Eles descobriram que quando uma planta precisa diminuir sua taxa de fotossíntese, sua síntese de ATP deixa menos prótons abandonarem os compartimentos. Os prótons se aglomeram e a fotossíntese diminui ou pára.

Nova etapa

Já os pesquisadores alemães identificaram a etapa que faltava, dentre as cinco envolvidas no processo de fotossíntese, e conhecidas como “Ciclo Kok”. As quatro etapas que já se conhecia são: absorção de luz, transporte de elétrons e geração de Força Próton-Motriz , síntese de ATP, e fixação do carbono (ou conversão do CO2 em carboidratos). Segundo os pesquisadores, a quinta etapa é a que envolve a formação do oxigênio molecular. Eles sugerem, ainda, uma extensão do “Ciclo de Kok”, e propõem um novo mecanismo de reação para a emissão de oxigênio.

O grupo de Kramer explica que a clorofila das plantas absorve a luz do sol, que se transforma em energia, sendo utilizada pelo chamado “complexo de oxidação da água” para catalisar a quebra da molécula de água e gerar o oxigênio molecular. Esse complexo contém quatro átomos de manganês e um de cálcio, que estão no cerne da reação catalítica.

Segundo Rafael Oliveira, da USP, a nova etapa não deve alterar imediatamente a forma como a fotossíntese é apresentada em livros de escolas secundárias e cursos básicos de graduação, pois as descobertas se referem a etapas muito específicas do processo fotossintético, que geralmente não são ensinadas no 2º grau ou em disciplinas mais generalistas da graduação. No entanto, ele afirma que os livros mais avançados e detalhados de fisiologia vegetal irão incorporar essa nova descoberta.

Oliveira diz que desvendar o processo da fotossíntese é uma das esperanças para um melhor uso da energia solar na produção de energia. “A fotossíntese é um processo extremamente eficiente quanto ao uso da energia solar e pode servir como modelo para o desenvolvimento de formas mais eficientes de captação e conversão de energia solar em outras formas de energia utilizáveis pelos humanos”, avalia.

No Brasil, um dos cinco maiores consumidores de agrotóxicos do mundo, falta uma política de controle dessas substâncias químicas que podem causar danos à saúde de agricultores, que lidam diretamente com os defensivos, e da população, que corre o risco de consumir alimentos com resíduos acima do que é permitido pela legislação. “Não temos nenhum sistema oficial de informações sobre a venda de agrotóxicos no país, nem por tipo químico nem por quantidade vendida. A única informação disponível é a do Sindicato Nacional das Indústrias de Produtos para a Defesa Agrícola (SINDAG), que não inclui todos os fabricantes nem informa dados sobre as quantidades vendidas por tipos químicos”, afirma Neice Faria, médica do Departamento de Medicina Social da Universidade Federal de Pelotas (UFPel).

Para a pesquisadora, outro problema são os produtos ilegais. “Informalmente, ouvimos de vários trabalhadores rurais relato de uso de produtos proibidos, como o arsênico ou os organoclorados, que entram no país por contrabando”, relata. Faria realizou uma pesquisa com agricultores da Serra Gaúcha e verificou a relação entre a exposição ocupacional a essas substâncias químicas com o aumento de sintomas respiratórios. Neste trabalho, ela detectou que 95% dos estabelecimentos rurais pesquisados utilizaram algum tipo de agrotóxico na produção agrícola e 12% dos trabalhadores apresentavam sintomas de asma. O artigo sobre esta pesquisa foi publicado na Revista de Saúde Pública de dezembro de 2005. Segundo Eloísa Caldas, coordenadora do Laboratório de Toxicologia da Universidade de Brasília (UnB), “a grande extensão territorial, a assistência técnica deficiente no campo e o baixo nível do agricultor brasileiro limitam a fiscalização e a aplicação da legislação.” De acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS), os agrotóxicos causam, todos os anos, 20 mil mortes em todo mundo. “O trabalhador rural que aplica o produto em excesso e/ou sem a proteção adequada pode se intoxicar agudamente, desenvolvendo principalmente problemas neurológicos (que podem levar ao óbito) ou doenças crônicas como o câncer. O consumo de alimentos altamente contaminados pode causar intoxicação aguda e desenvolvimento de doenças crônicas”, alerta Caldas.

Meio Ambiente

Para prevenir os danos ao meio ambiente causados por agrotóxicos, pesquisadores desenvolveram uma metodologia que avalia os impactos causados no solo e águas subterrâneas pelo uso dessas substâncias. O trabalho foi realizado pelo Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN), órgão ligado ao Ministério da Ciência e Tecnologia, em parceria com o Instituto Mineiro de Agropecuária (IMA). A equipe do CDTN elaborou um banco de dados a partir de informações sobre o solo, as culturas e os tipos de agrotóxicos utilizados, mapeados individualmente e sobrepostos com a ajuda de um software. As informações obtidas podem ser aplicadas a qualquer tipo de lavoura, antecipando um possível risco de contaminação. A área estudada foi a microbacia do Córrego de Lamas, afluente do rio Manso, localizada a 80 km ao sul de Belo Horizonte. “Os objetivos da pesquisa foram a caracterização das práticas agrícolas e a determinação da vulnerabilidade natural e específica do aqüífero ao uso de agrotóxicos nesta microbacia, região escolhida devido à utilização intensiva de agrotóxicos”, conta Peter Fleming, um dos coordenadores da pesquisa. Um levantamento do IBGE realizado no ano passado mostrou que os defensivos agrícolas são a segunda causa de contaminação de água no Brasil.

O fungo Batrachochytrium dendrobatidis, causador da quitridiomicose, tem sido associado ao declínio de espécies de anfíbios em várias regiões do mundo. O primeiro registro brasileiro de infecção por quitrídios acaba de ser relatado por Felipe Toledo, do Laboratório de Herpetologia da Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Rio Claro, e colaboradores, na revista especializada Amphibian & Reptile Conservation (volume 4, número 1, 2006). A doença foi detectada na rã-de-corredeira (Hylodes magalhaesi), uma espécie que só ocorre em regiões elevadas da nossa Mata Atlântica.

O declínio de anfíbios tem sido alardeado por conservacionistas e biólogos, pois um grande número de extinções e reduções populacionais foi detectado em várias regiões do mundo. Isso ocorre porque esses animais são extremamente sensíveis a alterações ambientais e por isso correm maior risco de extinção. O Brasil tem a maior diversidade mundial de anfíbios anuros (sapos, rãs e pererecas). Esses animais merecem a preocupação dos cientistas, pois boa parte dessas espécies vive no cerrado e na Mata Atlântica, ecossistemas nos quais há sérios problemas de desmatamento. No entanto, declínio de anfíbios foi também detectado em regiões protegidas, onde não há problema de perda de habitat. Nesses casos os cientistas ainda não compreendem bem o que leva à redução das populações, mas bons candidatos são mudanças climáticas globais, poluição e agentes infecciosos, como os quitrídios.

A quitridiomicose ataca a boca de girinos, que passa a apresentar deformações e perda de dentes. Em adultos, o fungo se aloja em certas regiões da pele. Não se sabe bem como a doença age, mas observações de animais encontrados mortos ou que morrem durante manuseio muitas vezes coincidem com infecção por quitrídios. Além disso, o fungo foi também detectado em regiões com comprovado problema de declínio de anfíbios.

O caso específico da rã-de-corredeira é delicado, pois ela aparece na lista vermelha da União Mundial para a Natureza (UICN, na sigla em inglês) como “dados insuficientes”, o que quer dizer que o conhecimento disponível não é suficiente para avaliar seu risco de extinção (leia notícia sobre esta questão na ComCiência). Até agora são conhecidas somente duas populações da espécie, nos estados de São Paulo e Minas Gerais, sendo que a quitridiomicose foi detectada somente na população mineira. “Se o fungo estiver causando declínio, ele ocorrerá numa uma população só”, afirma Toledo, autor do artigo.

No entanto, não está provado que a quitridiomicose seja responsável pelo declínio de espécies de anfíbios. Ana Carolina Carnaval, do Museu de Zoologia de Vertebrados da Universidade da Califórnia em Berkeley e co-autora do artigo sobre a rã-de-corredeira, acredita que o fungo não é por si só responsável pelas extinções observadas. Segundo ela, foi detectada quitridiomicose em populações que não estão em declínio. A pesquisadora diz que se trata de uma questão de sinergismo, em que um problema exacerba o outro. Neste caso, é possível que anfíbios fossem portadores resistentes ao fungo, mas desenvolveram a doença quando deparados a outros desafios debilitantes, como aumento de poluição, perda de habitat ou outras alterações ambientais.

O fato do primeiro relato de quitridiomicose estar sendo publicado agora não quer dizer que o fungo seja novidade no Brasil. “O fungo sempre esteve aqui, mas só começamos a estudá-lo após ‘ficar na moda’”, diz Toledo. A ‘moda’ que ele se refere começou devido aos estudos que puseram em evidência o declínio global de anfíbios. De acordo com a especialista da Universidade da Califórnia, há indícios de que o fungo B. dendrobatidis já existia no Brasil nos anos 1980.

O estudo de Felipe Toledo e colegas põe em evidência várias questões, que deverão ser respondidas em pesquisas futuras. De forma geral, para que se possa avaliar o papel dos quitrídios no declínio de anfíbios será necessário compreender seu modo de ação e sua interação com os animais infectados. Por exemplo, é possível que animais com quitridiomicose sejam resistentes e desta forma portadores da doença, que poderá ser transmitida a indivíduos ou espécies mais sensíveis. É também preciso determinar se a população de rãs-de-corredeira examinada no artigo de Toledo está em declínio, e se este poderia ser causado pelo fungo. “Na enorme maioria das vezes o declínio de uma espécie é causado por uma conjunção de fatores e com freqüência a perda de habitat é o principal. Esta espécie parece estar ocorrendo em áreas conservadas, então se estiver ocorrendo declínio será por outros fatores além de perda de habitat. Quem sabe o fungo ou poluição nos riachos?”, questiona Toledo.