Polvos e outros cefalópodes são verdadeiros mestres da camuflagem, em grande parte por causa da pele que muda de cor, capaz de fazê-los parecer desaparecer no ambiente. Agora, cientistas relatam um avanço importante rumo à possibilidade de recriar essa “superpotência” na prática.
Xantommatina (xanthommatin): o pigmento-chave da pele psicadélica dos cefalópodes
Um grupo liderado pela UC San Diego conseguiu produzir em larga escala um pigmento essencial, a xantommatina (xanthommatin), presente na pele psicadélica de muitos cefalópodes. Até aqui, a xantommatina era considerada pouco viável de obter: coletá-la diretamente dos animais é impraticável, e sintetizá-la em laboratório vinha se mostrando difícil.
Na prática, os pesquisadores não foram eles mesmos que “fabricaram” o pigmento. Em vez disso, eles bioengenheiraram bactérias para produzi-lo, levando microrganismos a gerar essa substância rara com uma eficiência sem precedentes - chegando a render até 1,000 vezes mais xantommatina do que métodos anteriores.
Por que produzir xanthommatin importa para a camuflagem
Com a xantommatina mais acessível, fica mais fácil impulsionar estudos sobre a camuflagem dos cefalópodes, o que pode revelar novos detalhes sobre esse fenómeno natural - e, potencialmente, oferecer pistas para que possamos imitá-lo.
Além de aproximar a humanidade do sonho de “poderes de polvo”, o estudo também aponta consequências para a forma como entendemos a manufatura microbiana. Se bactérias puderem ser estimuladas de modo semelhante a produzir outros químicos, isso pode abrir caminho para melhorias relevantes em relação a práticas industriais actuais.
“Desenvolvemos uma nova técnica que acelerou a nossa capacidade de fazer um material - neste caso, a xantommatina - numa bactéria pela primeira vez”, afirma o autor sénior Bradley Moore, químico marinho da Scripps Oceanography e da University of California San Diego.
“Esse pigmento natural é o que dá a um polvo ou a uma lula a capacidade de se camuflar - uma superpotência fantástica - e o nosso feito de avançar a produção desse material é só a ponta do iceberg”, acrescenta Moore.
Como a “biossíntese acoplada ao crescimento” fez as bactérias cooperarem
Para obter grandes quantidades a partir de bactérias “relutantes”, a equipa recorreu a um método novo, baptizado por eles de biossíntese acoplada ao crescimento, que cria um incentivo forte: liga a sobrevivência das bactérias à produção do pigmento, fazendo com que elas “precisem” fabricar xantommatina para prosperar.
“Precisávamos de uma abordagem totalmente nova para enfrentar esse problema”, diz a autora principal Leah Bushin, que conduziu o trabalho no Moore Lab, na Scripps Oceanography.
“Basicamente, encontrámos uma maneira de enganar as bactérias para que produzissem mais do material de que precisávamos.”
A lógica por trás disso é que bactérias tendem a ser económicas: não gostam de desperdiçar os seus recursos limitados criando substâncias que não sejam estritamente indispensáveis à sobrevivência.
Então, Bushin e colegas propuseram um acordo irrecusável. Eles alteraram geneticamente células “doentes”, que só conseguiam crescer se continuassem a produzir dois compostos: xantommatina e ácido fórmico.
Nesse sistema, o ácido fórmico funcionava como combustível. E, como a bactéria passava a produzir uma molécula de ácido fórmico para cada nova molécula de pigmento, ela só conseguia energia suficiente para crescer se continuasse a fabricar o pigmento. Esse ciclo de retroalimentação manteve a produção intensa de xantommatina.
“Fizemos com que a actividade nessa via, de fabricar o composto de interesse, fosse absolutamente essencial para a vida”, explica Bushin. “Se o organismo não fizer xantommatina, ele não cresce.”
Rendimento, optimização e um salto em eficiência
Com a técnica, o rendimento chegou a até 3 gramas de pigmento por litro de meio de cultura. Pode não soar muito, mas a equipa ressalta que é um valor muito acima do que se obtém por outras abordagens - cerca de 5 miligramas por litro.
E, uma vez que as condições foram montadas, os resultados apareceram rapidamente.
“Foi um dos melhores dias meus no laboratório”, conta Bushin. “Eu tinha preparado o experimento e deixado durante a noite. Quando cheguei na manhã seguinte e percebi que funcionou e que estava produzindo muito pigmento, fiquei eufórica. Momentos assim são o motivo de eu fazer ciência.”
Para além do ciclo de retroalimentação que sustentou a estratégia, os pesquisadores também refinaram as bactérias com evolução adaptativa em laboratório e recorreram a ferramentas de bioinformática para elevar a eficiência. Um dos objectivos foi permitir que os microrganismos sintetizassem o pigmento a partir de uma única fonte de nutrientes, como a glicose.
Os achados sugerem um potencial marcante para esse conceito, segundo o coautor Adam Feist, bioengenheiro da UC San Diego.
“Este projecto dá uma ideia de um futuro em que a biologia permite a produção sustentável de compostos e materiais valiosos por meio de automação avançada, integração de dados e design orientado por computação”, diz Feist.
“Aqui, mostramos como podemos acelerar a inovação em biorfabricação ao reunir engenheiros, biólogos e químicos, usando algumas das técnicas mais avançadas de engenharia de estirpes para desenvolver e optimizar um produto novo em relativamente pouco tempo.”
O estudo foi publicado na Nature Biotechnology.
Comentários
Ainda não há comentários. Seja o primeiro!
Deixar um comentário