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Cientista brasileiro pesquisa genes responsáveis por acumulação de metais pesados em plantas
O tomate é uma planta hiperacumuladora de metais pesados. Descubra como essa capacidade pode influenciar a segurança alimentar.
O cádmio (Cd) é um metal pesado que, se consumido por seres humanos, pode causar danos ao nosso DNA. Isso poderia se dar por meio da ingestão de alimentos contaminados. Cientistas pesquisam por que algumas plantas, a exemplo do tomate, acumulam metais pesados em suas folhas e frutos, caso sejam cultivadas em solos nos quais houve algum depósito desses elementos químicos.
Uma das instituições que se dedica a essa investigação é a Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). O estudo gaúcho tem como objetivo identificar os genes que fazem com que algumas plantas absorvam metais pesados em grande quantidade. Uma vez desvendado esse mecanismo genético, a biotecnologia poderia contribuir desativando esse(s) gene(s) de maneira que o vegetal não mais acumulasse a substância tóxica. Ao mesmo tempo, o entendimento desse processo pode levar à recuperação de solos e água contaminados com metais pesados por meio do cultivo de espécies com essa capacidade de absorção, mas que não fazem parte da cadeia alimentar.
O Conselho de Informações sobre Biotecnologia conversou com o professor Marcelo Gravina, pesquisador da UFRGS, que falou sobre como a biotecnologia pode ajudar a tornar nossos alimentos mais seguros e recuperar o meio ambiente.
CIB: Como os metais pesados (que são potencialmente tóxicos) podem entrar em nossa cadeia alimentar? Onde isso acontece com maior freqüência?
Marcelo Gravina: Nas últimas cinco décadas, devido ao uso mais intensivo da mineração, industrialização e de práticas agrícolas, aumentou também a liberação na atmosfera de elementos potencialmente tóxicos. Entre essas liberações podemos destacar aquelas de metais como o cádmio (Cd) que atingiu 22.000 toneladas, além de cobre (Cu), chumbo (Pb) e zinco (Zn), com 93.9000, 783.000 e 1.350.000 toneladas, respectivamente. Essa alta carga de metais pesados apresenta‐se como séria ameaça às plantas e aos animais, inclusive aos humanos, pois podem causar danos ao DNA, já que são carcinogênicos (podem favorecer o aparecimento de um câncer). Os problemas mais graves de contaminação ocorrem em áreas com altas densidades de indústrias e em áreas de mineração. Mas as áreas urbanas e as atividades agrícolas também contribuem muito para elevar os níveis de contaminação.
CIB: Esse processo de acúmulo de metais pesados acontece com diversos tipos de plantas? Como é a absorção do cádmio (Cd) pelo tomate?
Marcelo Gravina: Algumas espécies de plantas, conhecidas como hiperacumuladoras, são capazes de acumular nos seus tecidos concentrações de metais de 50 a 500 vezes superiores às plantas em geral. Um sistema eficiente de transportar o metal das raízes para as folhas e a capacidade de concentrar alta quantidade de um determinado metal nos tecidos são fatores que garantem às espécies hiperacumuladoras elevada capacidade de detoxificação do metal (retiram o metal do solo com maior facilidade). Este é o caso do tomate.
CIB: Como é a absorção do cádmio (Cd) pelo tomate?
Marcelo Gravina: Os resultados obtidos em nossos estudos indicam que o tomate possivelmente apresente mecanismos diferenciados envolvidos na detoxificação deste metal, fazendo com que as plantas acumulem e tolerem altas quantidades de Cd (Cádmio) em seus tecidos, sem comprometer o seu crescimento e desenvolvimento. Desta forma, ao se cultivar tomate em uma área contaminada com Cd, dificilmente serão observados sintomas de excesso desse metal nas plantas, porém poderá ocorrer um grande acúmulo desse metal pesado nas folhas da planta e, principalmente, nos frutos, que por ingestão podem ser tóxicos especialmente à saúde humana.
CIB: Por que seria interessante a análise dos genes do tomate para a absorção do Cd?
Marcelo Gravina: Estudos mostram que, aproximadamente, 2 a 6% do Cd que entra no corpo humano é efetivamente absorvido, sendo que 95% deste metal entra no corpo por ingestão de alimentos contaminados. A maior parte do Cd absorvida pelo corpo humano (98%) provém de espécies de plantas terrestres, incluindo as que crescem em solos contaminados, ou da carne proveniente de animais que se alimentaram destas plantas. Esta situação torna‐se mais grave se for levado em consideração que a principal fonte de acúmulo de Cd no solo provém da aplicação de adubos fosfatados utilizados intensivamente em lavouras, sendo que 41,3% da deposição de Cd nos solos no mundo decorre da utilização dessa prática agrícola
De acordo com os dados recentes, ao se comer um único fruto de tomate contaminado pode‐se ingerir mais de 2,0 mg de Cd. Este valor é 200 vezes superior ao limite crítico aceitável de ingestão diária de Cd por um ser humano. Valores superiores a estes podem causar sérios riscos à saúde humana, devendo‐se, portanto, evitar o cultivo de tomate em áreas contaminadas por Cd.
Muitos genes já foram identificados em plantas com a função de absorção, transporte e acúmulo de metais pesados para a parte aérea. O estudo desses genes em tomate pode auxiliar na compreensão das causas do elevado acúmulo de Cd.
CIB: Se o tomate tem genes que fazem com que ele absorva e acumule mais Cd, o que pode ser feito, do ponto de vista da biotecnologia, para impedir que esse processo aconteça?
Marcelo Gravina: A biotecnologia já tem sido usada em um processo denominado de fitoremediação, que é uma tecnologia que utiliza plantas para remover, transformar ou estabilizar contaminantes encontrados na localizados em água, em sedimentos ou no solo. Já foram identificadas muitas espécies de plantas hiperacumuladoras com potencial para fitoremediação. Estas espécies hiperacumuladoras constituem um excelente modelo para elucidar os mecanismos fundamentais envolvidos na ativação dos genes que controlam a hiperacumulação de metais no tomate. Esses genes governam processos que podem aumentar tanto a solubilização dos metais no solo próximo às raízes como as proteínas transportadoras que os absorvem e os transportam para as folhas. A descoberta de mecanismos que possam reduzir a atividade desses genes resultará em um menor acúmulo de Cd nos frutos.
CIB: De onde veio a idéia desse estudo e que vantagens ele traz?
Marcelo Gravina: A idéia do estudo surgiu de uma busca de solanáceas, que é família de plantas do tomate, no Rio Grande do Sul que fossem importantes para a fitorremediação. Um estudo realizado anteriormente descreveu para a região Sul do Brasil 87 espécies nativas de solanáceas somente do gênero Solanum, ao qual pertence o tomate. Essa grande variedade de espécies possibilita a identificação de características de interesse agronômico como tolerância a fatores abióticos e resistência a doenças e pragas. Ao estudarmos também o tomate pudemos perceber que a espécie cultivada acumulava mais Cd que as próprias espécies silvestres. Isso foi uma surpresa, pois pensávamos que aconteceria justamente o contrário. A partir de então, passamos a procurar genes em tomate que seriam responsáveis pelo mecanismo de acumulação de Cd e de estratégias genéticas para evitar que essa acumulação ocorresse também nos frutos.
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