Cientistas descobrem a chave para a criação de plantas “devoradoras de carbono” com grande apetite

A descoberta do funcionamento de uma enzima crítica “escondida na planta da natureza” lança uma nova luz sobre a forma como as células controlam os processos-chave na fixação do carbono, um processo fundamental para a vida na Terra.

A descoberta, feita por cientistas da Universidade Nacional Australiana (ANU) e da Universidade de Newcastle (UoN), poderá ajudar a conceber culturas resistentes ao clima, capazes de sugar o dióxido de carbono da atmosfera de forma mais eficiente, ajudando a produzir mais alimentos no processo.

A investigação, publicada na revista Science Advances, demonstra uma função anteriormente desconhecida de uma enzima chamada anidrase carboxissomal carbónica (CsoSCA), que se encontra nas cianobactérias – também chamadas algas azuis-verdes – para maximizar a capacidade dos microrganismos de extrair dióxido de carbono da atmosfera.

As cianobactérias são vulgarmente conhecidas pelas suas florescências tóxicas em lagos e rios. Mas estes pequenos insetos azul-esverdeados estão espalhados por todo o mundo, vivendo também nos oceanos.

Embora possam constituir um perigo para o ambiente, os investigadores descrevem-nas como “pequenos super-heróis do carbono”. Através do processo de fotossíntese, desempenham um papel importante na captura de cerca de 12% do dióxido de carbono do mundo todos os anos.

O primeiro autor e investigador de doutoramento Sacha Pulsford, da ANU, descreve a eficiência notável destes microrganismos na captura de carbono.

“Ao contrário das plantas, as cianobactérias têm um sistema chamado mecanismo de concentração de dióxido de carbono (CCM), que lhes permite fixar o carbono da atmosfera e transformá-lo em açúcares a um ritmo significativamente mais rápido do que as plantas normais e as espécies cultivadas”, diz Pulsford.

No centro do CCM estão grandes compartimentos proteicos chamados carboxissomas. Estas estruturas são responsáveis pelo sequestro de dióxido de carbono, abrigando a CsoSCA e outra enzima chamada Rubisco.

As enzimas CsoSCA e Rubisco trabalham em uníssono, demonstrando a natureza altamente eficiente da CCM. A CsoSCA trabalha para criar uma elevada concentração local de dióxido de carbono no interior do carboxissoma, que a Rubisco pode depois engolir e transformar em açúcares para a célula comer.

O autor principal, Ben Long, da UoN, afirmou: “Até agora, os cientistas não tinham a certeza de como a enzima CsoSCA é controlada. O nosso estudo centrou-se em desvendar este mistério, particularmente num grupo importante de cianobactérias que se encontram em todo o mundo. O que encontrámos foi completamente inesperado”.

“A enzima CsoSCA dança ao som de uma outra molécula chamada RuBP, que a ativa como um interrutor”, acrescentou.

“Pense na fotossíntese como se estivesse a fazer uma sanduíche. O dióxido de carbono do ar é o recheio, mas uma célula fotossintética precisa de fornecer o pão. Essa é a RuBP”, revela, sublinhando que, “tal como é necessário pão para fazer uma sandes, a taxa de transformação do dióxido de carbono em açúcar depende da rapidez com que a RuBP é fornecida”.

O autor explica ainda que “a rapidez com que a enzima CsoSCA fornece dióxido de carbono à Rubisco depende da quantidade de RuBP presente. Quando há suficiente, a enzima é ativada. Mas se a célula ficar sem RuBP, a enzima desliga-se, tornando o sistema altamente sintonizado e eficiente”.

“Surpreendentemente, a enzima CsoSCA tem estado sempre incorporada no projeto da natureza, à espera de ser descoberta”, acrescenta.

Os cientistas afirmam que a engenharia de culturas mais eficientes na captura e utilização de dióxido de carbono daria um enorme impulso à indústria agrícola, melhorando consideravelmente o rendimento das culturas e reduzindo a procura de fertilizantes azotados e de sistemas de irrigação.

Asseguraria também que os sistemas alimentares mundiais fossem mais resistentes às alterações climáticas.

Pulsford afirmou: “Compreender como funciona a CCM não só enriquece o nosso conhecimento dos processos naturais fundamentais para a biogeoquímica da Terra, como também nos pode orientar na criação de soluções sustentáveis para alguns dos maiores desafios ambientais que o mundo enfrenta”.