Estudo mostra que Blaptica dubia degrada quase 55% do poliestireno em 42 dias

O poliestireno é um tipo de plástico que quase não se decompõe. Leve e barato, aparece por todo o lado - desde embalagens em espuma a caixas de comida para levar - e pode permanecer no ambiente durante muito tempo.

Quando o poliestireno se fragmenta em microplásticos, pode ficar retido no solo e na água durante anos, absorver outros poluentes e até circular pelas cadeias alimentares.

Ainda assim, um estudo recente indica que a barata Blaptica dubia consegue eliminar quase 55% do poliestireno que ingere ao longo de 42 dias. E o mais curioso não é apenas que o plástico “desaparece”.

Os investigadores concluíram que a barata e os micróbios do seu intestino funcionam em conjunto.

Primeiro, os microrganismos iniciam a degradação química do plástico; depois, ao que tudo indica, o próprio metabolismo da barata assume parte do processo e utiliza alguns dos produtos dessa degradação como fonte de energia.

O que acontece ao plástico?

Há algum tempo que os cientistas sabem que certos insectos (como os tenébrios) conseguem roer um pouco de poliestireno.

No entanto, as taxas costumam ser baixas e, muitas vezes, é difícil perceber se o insecto está realmente a degradar o polímero ou se, na prática, o está sobretudo a triturar em fragmentos mais pequenos.

Este trabalho tenta seguir todo o percurso, do princípio ao fim: o destino do polímero, as alterações no microbioma intestinal e o que a barata faz internamente depois de o plástico se transformar em moléculas menores.

O estudo foi realizado por investigadores do Harbin Institute of Technology, em colaboração com a Stanford University.

Plástico que atravessa um insecto

Em condições controladas de laboratório, cada barata consumiu cerca de 6 mg de poliestireno por dia. Ao fim de 42 dias, o estudo refere que removeram 54.9% do que ingeriram.

Os autores convertem este resultado numa taxa de degradação de 3.3 mg por barata por dia, que afirmam ser muito superior à descrita para outros insectos que se alimentam de plástico.

Por si só, a “perda de massa” pode induzir em erro - o plástico pode fragmentar-se, aderir a superfícies ou perder-se durante o manuseamento.

Por isso, a equipa avaliou ao detalhe como ficou o plástico remanescente do ponto de vista químico depois de passar pelo insecto.

Evidência de degradação química

Ao comparar o poliestireno original com o polímero recuperado das fezes, os investigadores identificaram vários sinais de degradação química efectiva.

Observaram uma redução marcada do tamanho das cadeias do polímero: a cromatografia de permeação em gel mostrou que o peso molecular médio numérico diminuiu 46.4%, o que aponta para despolimerização (as cadeias estão a ser cortadas).

Outras análises (FTIR, NMR, testes termogravimétricos, Py-GC/MS) detectaram novos grupos com oxigénio - um indício de oxidação e clivagem das cadeias - e também alterações compatíveis com modificações na estrutura do anel aromático.

Os especialistas recorreram ainda a rastreio por isótopos de carbono e reportaram enriquecimento de δ¹³C no plástico residual, interpretando-o como sinal de que processos biológicos estavam a usar de forma preferencial isótopos mais leves de carbono.

Em conjunto com as “impressões digitais” químicas, os autores defendem que estes dados sustentam uma mineralização parcial e o aproveitamento metabólico de carbono proveniente do plástico.

Bactérias “amigas do plástico” instalam-se no intestino

A barata não faz isto sozinha. A sequenciação metagenómica mostrou que uma dieta com poliestireno remodelou o microbioma intestinal, favorecendo grupos bacterianos frequentemente associados à degradação de compostos orgânicos difíceis.

O estudo destaca Pseudomonas, Citrobacter, Klebsiella e Stenotrophomonas como táxones que passaram a ter maior expressão.

Paralelamente a essa mudança, a comunidade intestinal apresentou enriquecimento de famílias de enzimas como oxidorredutases e transferases - exactamente o tipo de “ferramentas” esperado se os micróbios estiverem a promover química oxidativa sobre um polímero resistente.

Na análise de redes, os autores descrevem módulos micróbio-enzima fortemente interligados que parecem apoiar a oxidação de aromáticos, o que vai ao encontro das evidências químicas de que o plástico estava a ser oxidado.

As baratas usam os produtos da degradação

É aqui que o artigo tenta ir além da ideia de que “foram os micróbios que fizeram tudo”. Os investigadores analisaram a actividade genética da barata e encontraram um aumento acentuado em vias ligadas à produção de energia e ao aproveitamento de carbono.

Entre essas vias estavam a β-oxidação, a NADH desidrogenase, a fosforilação oxidativa e o ciclo do TCA.

Este é o conjunto de mecanismos metabólicos que os animais usam para converter moléculas semelhantes a ácidos gordos e outras fontes de carbono em energia.

A interpretação dos autores é que, depois de os micróbios quebrarem o poliestireno em intermediários menores, a barata absorve esses intermediários e integra-os no seu próprio metabolismo energético.

A sequência proposta é que os microrganismos iniciam o ataque químico e a barata conclui o processo, encaminhando os produtos para as suas vias internas de “central energética”.

Um sistema totalmente integrado

“Este trabalho demonstra que a degradação de plástico em insectos não é apenas um fenómeno microbiano, mas uma colaboração metabólica totalmente integrada”, afirmou a autora correspondente do estudo, Shan-Shan Yang.

“A barata não se limita a fragmentar o poliestireno - processa metabolicamente os produtos de degradação através das suas próprias vias energéticas.”

“O acoplamento da oxidação microbiana com a β-oxidação do hospedeiro e o ciclo do TCA representa uma adaptação sistémica a fontes sintéticas de carbono.”

É uma afirmação forte, mas é também o que torna o estudo relevante. A ideia é que a biorremediação de plásticos pode avançar mais se for pensada como um sistema - comunidades e “linhas de montagem” metabólicas - em vez de uma caça a uma enzima perfeita.

Baratas e degradação do plástico

A mensagem principal não é “libertar baratas para resolver a poluição por plásticos”. Os especialistas sublinham que despejar baratas no ambiente não é prático nem aconselhável.

O verdadeiro interesse está em este intestino de barata parecer uma “linha de fabrico” naturalmente evoluída para lidar com um polímero sintético teimoso.

Se os cientistas conseguirem decifrar este processo, poderão identificar que micróbios e enzimas são mais determinantes. Também poderão perceber que moléculas intermédias o hospedeiro consegue, de facto, utilizar.

Esse conhecimento poderá conduzir a melhores sistemas microbianos ou a ferramentas de biologia sintética para reciclar ou desintoxicar poliestireno em contextos controlados.

A ideia mais ampla - e ligeiramente desconcertante - é que os insectos podem ter mais flexibilidade evolutiva do que tendemos a reconhecer.

Num mundo cada vez mais preenchido por polímeros criados pelo ser humano, alguns organismos podem estar a encontrar formas de usar “carbono sintético” como recurso - não de maneira suficientemente eficiente para limpar, por si só, a nossa poluição, mas o bastante para nos ensinar novas abordagens para a enfrentar.

A investigação foi publicada na revista Environmental Science and Ecotechnology.