Equipe do CNPEM descobriu bactéria que metaboliza a epilactose, açúcar inacessível à grande maioria dos microrganismos. Novas enzimas abrem caminho para inovar o processamento de resíduos agrícolas
André Julião | Agência FAPESP – Como o maior mamífero de água doce do Brasil consegue sustentar quase meia tonelada de peso comendo somente plantas? O segredo está no intestino. Ao mapear a microbiota do peixe-boi-da-amazônia (Trichechus inunguis), pesquisadores identificaram uma via metabólica inédita na natureza: o animal possui bactérias capazes de digerir a epilactose, um carboidrato que a grande maioria dos microrganismos conhecidos não consegue processar.
A descoberta integra um estudo mais amplo, que revelou uma grande diversidade de microrganismos, genes e enzimas associados ao aproveitamento da dieta vegetal desses animais. Além da espécie de água doce, a pesquisa também investigou a microbiota intestinal do peixe-boi-marinho (Trichechus manatus). Os resultados, publicados nesta segunda-feira (02/11) na revista Nature Microbiology, trazem grande potencial para aplicações biotecnológicas.
“O peixe-boi-da-amazônia se alimenta de uma grande quantidade e diversidade de plantas. Essa dieta é sujeita ainda à sazonalidade, mudando da estação seca para a chuvosa. Por isso, ao longo de sua evolução, eles desenvolveram um arsenal de microrganismos intestinais capazes de digerir celulose com extrema eficiência, em torno de 80% a 86%”, conta Mario Murakami, diretor do Laboratório Nacional de Biorrenováveis do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNBr-CNPEM) e coordenador do estudo apoiado pela FAPESP.
Por conta dessa capacidade, o ecossistema de bactérias, arqueias, vírus e fungos presente no intestino do peixe-boi era um alvo natural para o grupo de Murakami, que já havia explorado o microbioma intestinal da capivara (Hydrochoerus hydrochaeris), uma espécie semiaquática (leia mais em: agencia.fapesp.br/38486).
“Nos ruminantes, como os bovinos, a fermentação microbiana ocorre principalmente antes do estômago propriamente dito, no rúmen, onde os microrganismos começam a desconstruir a biomassa vegetal. Peixes-boi e capivaras adotam uma estratégia diferente: são fermentadores de intestino posterior, e grande parte desse processamento ocorre depois do estômago. Por isso, os microrganismos que vivem no intestino têm um papel fundamental no aproveitamento de uma dieta vegetal rica em fibras”, explica.
Os pesquisadores Gabriela Persinoti, Monyque Karoline de Paula Silva e Joaquim Martins estão entre os autores do artigo (foto: CNPEM/divulgação)
Coleta de amostras e análises
O estudo analisou amostras de 47 animais: 36 peixes-boi-da-amazônia mantidos no Laboratório de Mamíferos Aquáticos do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA), em Manaus, e onze peixes-boi-marinhos em reabilitação no Programa de Mamíferos Marinhos da ONG Aquasis, no Ceará.
Murakami faz questão de participar de todas as fases das pesquisas que coordena e nessa até pulou no mar para coletar uma amostra. “Havia um peixe-boi-marinho que já tinha sido reintroduzido na natureza, mas continuava frequentando a área próxima ao cercado onde os outros animais se recuperavam. Por acaso, justamente enquanto estávamos lá, ele defecou e surgiu a oportunidade de coletar uma amostra desse animal. Não pensei duas vezes: pulei na água para recuperá-la”, conta.
Dos mais de 6 mil genomas de bactérias e outros microrganismos decodificados nas análises, mais da metade representa espécies ainda não descritas pela ciência. No caso dos vírus associados a essas comunidades microbianas, cerca de 80% eram desconhecidos.
Foram encontrados ainda milhares de genes e enzimas que podem ser explorados em diferentes aplicações biotecnológicas. “Foi difícil escolher no que se aprofundar bioquimicamente. Agora temos dados para analisar pelo menos pelos próximos dez anos”, diz Murakami.
Um dos grandes destaques do estudo foi revelar uma enzima inédita na natureza, usada pela recém-descoberta bactéria ‘Candidatus Epilactovorans intestinalis’ para digerir a epilactose. Como esse açúcar é inacessível para a grande maioria dos microrganismos, a habilidade funciona como uma vantagem adaptativa na disputa por nutrientes no intestino. No futuro, esse mecanismo poderá inspirar a criação de novos agentes prebióticos – ingredientes que servem de “alimento” para estimular o crescimento de bactérias benéficas na nossa própria flora intestinal.
Ao comparar o genoma dessa bactéria com outros disponíveis em bancos de dados públicos, porém, os pesquisadores se depararam com uma sequência semelhante advinda da microbiota intestinal do povo Hadza, um dos últimos grupos de caçadores-coletores da África, cujos pouco mais de mil habitantes vivem no norte da Tanzânia.
Para Murakami, essa semelhança genética não é uma coincidência. Ele avalia que processar a epilactose pode ser uma habilidade herdada de um ancestral comum a todos os mamíferos. Uma hipótese é que a alimentação tradicional dos Hadza continue fornecendo os nutrientes necessários para sustentar essa bactéria.
Em outra frente, o estudo revelou que os microrganismos do peixe-boi trabalham em equipe para digerir as partes mais duras e fibrosas das plantas, como a celulose e a hemicelulose. Essas bactérias combinam diferentes estratégias para “desmontar” a parede celular dos vegetais, transformando estruturas altamente rígidas em nutrientes que o animal consegue absorver.
Alguns desses compostos metabolizados são derivados da lignina, a substância que dá rigidez às plantas e representa um dos principais obstáculos para o aproveitamento industrial da biomassa vegetal. Esse repertório de microrganismos e enzimas pode revelar novas soluções biotecnológicas para o processamento de resíduos agrícolas e o desenvolvimento de bioprodutos, incluindo aplicações em bioenergia, agricultura e outros setores da bioeconomia.
Parte das enzimas identificadas no estudo e envolvidas na desconstrução da biomassa vegetal poderá também ser avaliada para aplicações em plataformas como o Coquetel Enzimático Brasileiro (OpEn), desenvolvido no CNPEM e customizável para o processamento de diferentes matérias-primas e resíduos.
“Nosso coquetel enzimático tem grande potencial para mitigar a dependência do Brasil de enzimas importadas, além de criar oportunidades para o surgimento de novas indústrias de base biológica. Este trabalho mostra como a biodiversidade brasileira é um repositório de soluções para os problemas globais e que pode colocar o país na liderança da corrida pelo desenvolvimento sustentável”, encerra Murakami.
O trabalho tem como primeiras autoras Gabriela Persinoti, que coordena projeto apoiado pela FAPESP no CNPEM, e Marcele Martins, que recebeu Bolsa de Pós-Doutorado da Fundação.
Outros apoios vieram por meio das bolsas 24/15257-1, 22/09386-8, 24/05551-0, 24/17771-4, 23/15596-8 e 24/15182-1.
O artigo Metabolic specialization in the gut microbiome of aquatic mammalian herbivores pode ser lido em: nature.com/articles/s41564-026-02520-2.
Fonte ==> Folha SP
