Pesquisa coordenada pelo CNPEM identificou microrganismo capaz de metabolizar um açúcar pouco aproveitado por outras bactérias. Descoberta amplia o conhecimento sobre a biodiversidade brasileira e pode contribuir para o desenvolvimento de enzimas destinadas ao aproveitamento de resíduos agrícolas e à produção de biocombustíveis.

O intestino do peixe-boi-da-amazônia guarda um conjunto de microrganismos com capacidades ainda pouco conhecidas pela ciência. Ao investigar a microbiota intestinal desses animais, pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) identificaram uma bactéria capaz de metabolizar a epilactose, um tipo de açúcar que a maioria dos microrganismos conhecidos não consegue processar.

A descoberta revela uma estratégia biológica inédita e abre novas perspectivas para o desenvolvimento de soluções biotecnológicas. Entre as aplicações potenciais estão a criação de ingredientes prebióticos e de enzimas capazes de melhorar o aproveitamento de resíduos vegetais utilizados em processos industriais.

Os resultados foram publicados em 2 de novembro na revista científica Nature Microbiology, em um estudo que analisou a composição e as funções da microbiota intestinal de duas espécies: o peixe-boi-da-amazônia (Trichechus inunguis) e o peixe-boi-marinho (Trichechus manatus).

A pesquisa foi coordenada por Mario Murakami, diretor do Laboratório Nacional de Biorrenováveis do CNPEM, com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

Segundo Murakami, a alimentação exclusivamente vegetal, diversificada e sujeita às mudanças sazonais exige uma capacidade elevada de aproveitamento dos nutrientes. Os peixes-boi desenvolveram, ao longo da evolução, comunidades de microrganismos intestinais especializadas na digestão de fibras, conseguindo processar entre 80% e 86% da celulose consumida.

Diferentemente dos bovinos, que realizam grande parte da fermentação dos alimentos no rúmen, os peixes-boi são fermentadores de intestino posterior. Nesse sistema, os microrganismos presentes no trato intestinal desempenham papel essencial na decomposição dos vegetais e na transformação de suas estruturas em nutrientes aproveitáveis pelo organismo.

Mais de 6 mil genomas analisados

O levantamento envolveu amostras de 47 animais. Desse total, 36 eram peixes-boi-da-amazônia mantidos no Laboratório de Mamíferos Aquáticos do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA), em Manaus, e 11 eram peixes-boi-marinhos em processo de reabilitação no Programa de Mamíferos Marinhos da organização Aquasis, no Ceará.

As análises permitiram decodificar mais de 6 mil genomas de bactérias e outros microrganismos. Mais da metade correspondia a espécies ainda não descritas pela ciência. Entre os vírus associados a essas comunidades, aproximadamente 80% também eram desconhecidos.

Além da diversidade microbiana, os pesquisadores identificaram milhares de genes e enzimas com potencial de aplicação em diferentes áreas da biotecnologia.

Um dos principais resultados foi a identificação da bactéria Candidatus Epilactovorans intestinalis, capaz de utilizar a epilactose como fonte de nutrientes. O microrganismo produz uma enzima até então desconhecida na natureza, responsável por permitir a metabolização desse açúcar.

Como a epilactose não é aproveitada pela maioria dos microrganismos, essa capacidade representa uma vantagem na competição por nutrientes dentro do intestino.

Os pesquisadores também identificaram uma sequência genética semelhante à da nova bactéria em dados da microbiota intestinal do povo Hadza, comunidade de caçadores-coletores que vive no norte da Tanzânia, na África. A semelhança levantou a hipótese de que essa habilidade metabólica possa ter sido herdada de um ancestral comum dos mamíferos e preservada em determinados grupos em razão de suas características alimentares.

Uma das possibilidades futuras é utilizar esse conhecimento para desenvolver novos prebióticos, substâncias que favorecem o crescimento de microrganismos benéficos à saúde intestinal.

Biodiversidade brasileira pode contribuir para novas tecnologias

Outra frente importante do estudo mostrou como diferentes microrganismos atuam em conjunto para decompor componentes resistentes das plantas, como celulose e hemicelulose. Essas estruturas fazem parte da parede celular dos vegetais e representam um desafio tanto para a digestão animal quanto para o processamento industrial da biomassa.

Os pesquisadores identificaram mecanismos de atuação conjunta entre bactérias e enzimas capazes de transformar materiais vegetais complexos em compostos que podem ser aproveitados pelo organismo.

Parte desses processos envolve também derivados da lignina, substância responsável pela rigidez das plantas e considerada um dos principais obstáculos ao aproveitamento industrial da biomassa vegetal.

Esse repertório biológico poderá contribuir para o desenvolvimento de tecnologias destinadas ao processamento de resíduos agrícolas e à produção de bioprodutos, com aplicações potenciais em bioenergia, agricultura e outros segmentos da bioeconomia.

As enzimas identificadas poderão ser avaliadas para integrar o Coquetel Enzimático Brasileiro (OpEn), desenvolvido pelo CNPEM. A tecnologia reúne enzimas que podem ser combinadas e adaptadas para processar diferentes matérias-primas e resíduos.

A iniciativa tem potencial para ampliar a capacidade nacional de produção de enzimas e reduzir a dependência brasileira de tecnologias importadas, além de estimular o surgimento de novas indústrias de base biológica.

Para Murakami, os resultados demonstram o valor da biodiversidade nacional como fonte de soluções para desafios científicos e tecnológicos. O pesquisador destaca que o conhecimento sobre os microrganismos presentes nos animais brasileiros pode abrir caminhos para o desenvolvimento de tecnologias voltadas à sustentabilidade.

Pesquisa reúne diferentes instituições e apoio científico

O trabalho tem como primeiras autoras as pesquisadoras Gabriela Persinoti, coordenadora de projeto apoiado pela FAPESP no CNPEM, e Marcele Martins, que recebeu bolsa de pós-doutorado da Fundação.

O estudo também contou com a participação de outros pesquisadores e recebeu apoio financeiro por meio de diferentes modalidades de bolsas e projetos de pesquisa da FAPESP.

Intitulado Metabolic specialization in the gut microbiome of aquatic mammalian herbivores, o artigo está disponível na revista Nature Microbiology e amplia o conhecimento sobre a relação entre biodiversidade, metabolismo microbiano e desenvolvimento de tecnologias sustentáveis.

A pesquisa reforça o potencial da fauna brasileira como fonte de descobertas científicas e evidencia como o estudo de espécies nativas pode contribuir para soluções com aplicações que vão além da conservação ambiental, alcançando áreas estratégicas da inovação e da bioeconomia.