19 de maio de 2011 | 0h 00
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Fernando Reinach - O Estado de S.Paulo
Quem observa uma vaca pastando pode imaginar que as plantas são presas fáceis para os herbívoros. Afinal a planta fica lá quietinha, fixa ao solo, incapaz de reagir, enquanto a vaca abocanha o pedaço que melhor lhe apetece. Na verdade, os herbívoros enfrentam dificuldades enormes para conseguir se alimentar das plantas que devoram. Isso porque as plantas são capazes de tornar indisponível grande parte do alimento que produzem e estocam. Faz milhões de anos que os herbívoros tentam acessar esse alimento e até hoje seu sucesso foi pífio. Agora o homem, usando a ciência, resolveu entrar na briga pelo alimento oculto em cada planta.
Durante o dia, a planta usa energia solar, água e gás carbônico para produzir açúcar, o alimento preferido de todo animal. Mas ela é esperta e há milhões de anos descobriu como emendar uma unidade de açúcar na outra, produzindo um longo polímero chamado celulose. A celulose tem a estrutura de um colar de pérolas, no qual cada pérola corresponde a uma unidade de açúcar. O problema é que os animais não conseguem quebrar esse polímero e ter acesso às subunidades de açúcar capazes de fornecer a energia necessária para eles viverem.
Todos sabemos que as fibras (feixes de celulose "coladas" entre si por outra molécula, chamada lignina) são de difícil digestão. Mastigamos e engolimos as malditas, mas elas acabam saindo quase intactas nas fezes. No caso da cana-de-açúcar, somente utilizamos o açúcar dissolvido na garapa, seja para produzir álcool ou açúcar cristalizado. Mais da metade do açúcar produzido pela planta está na celulose que fica no bagaço. Hoje ele é queimado para produzir eletricidade. Por isso vacas e cavalos pastam o dia todo, sendo forçados a comer enormes volumes de plantas para extrair o alimento de que necessitam, enquanto os usineiros plantam muita cana para produzir relativamente pouco açúcar.
Durante os milhões de anos de evolução, somente alguns micro-organismos aprenderam a degradar celulose. São os fungos que degradam troncos das árvores nas florestas. Eles vivem do açúcar que obtêm da celulose. Mas esse processo é tão lento que a madeira leva anos para apodrecer. A celulose é tão resistente que produzimos casas e móveis com madeira, nada mais que um polímero de açúcar e lignina, muito bem compactado pelas espertas árvores.
Mas os ruminantes, há milhões de anos, uniram suas forças às dos micro-organismos capazes de degradar celulose. As vacas "convidaram" os fungos a viverem nos seus rumens. O rúmen de uma vaca é um saco onde vivem milhares de tipos de organismos capazes de degradar celulose. Parte do açúcar produzido alimenta os bichinhos, parte é absorvido pelas vacas. A vaca mastiga o capim (facilitando a ação dos micro-organismos) e ele vai para o rúmen, onde é digerido lentamente.
Para misturar de vez em quando esse caldo de micro-organismos e capim moído, a vaca regurgita o conteúdo do rúmen, que volta para a boca para ser mastigado mais um pouco e é engolido novamente. Esse ciclo se repete durante horas, enquanto os micro-organismos vão quebrando a celulose.
O resultado desse trabalho conjunto é pífio. No máximo 40% do açúcar presente na celulose é liberado, o resto sai nos excrementos.
Genética. Agora, um grupo de cientistas isolou os genes capazes de produzir enzimas que degradam a celulose nos micro-organismos que vivem no rúmen de uma vaca. A ideia é descobrir enzimas que liberem o açúcar desperdiçado no bagaço de cana e em outras fontes de biomassa. Os cientistas operaram algumas vacas e colocaram no rúmen delas um saco de nylon poroso contendo capim moído. Deixaram o saco lá por 72 horas, retiraram-no e isolaram o DNA de todo ser vivo aderido ao capim moído. De posse do DNA, sequenciaram-no em larga escala. No total foram 269 bilhões de pares de bases (o DNA humano tem um décimo disso). E foram analisar essas sequências.
Descobriram que o DNA pertencia a aproximadamente mil espécies diferentes de micro-organismos, cada uma com milhares de genes. Encontraram 27.755 genes que produziam proteínas que poderiam estar envolvidas na degradação da celulose. Selecionaram os 90 mais promissores, cujas proteínas foram produzidas e testadas para verificar se realmente degradavam a celulose presente em dez diferentes tipos de materiais vegetais.
Desses, 57% se mostraram capazes degradar celulose. De quebra, com os dados obtidos, foi possível descobrir o genoma completo de 15 micro-organismos presentes na biodiversidade do rúmen da vaca (sim, rúmen também tem sua biodiversidade) que ainda eram desconhecidos.
De posse dessas informações, coletadas e cultivadas pelas vacas e seus antepassados por milhões de anos, nós, os Homo sapiens, vamos tentar fazer um trabalho melhor que o feito pela evolução. A ideia é desenvolver um coquetel de enzimas capaz de ser mais eficiente que o existente no rúmen das vacas.
Será que seremos capazes de aproveitar rápida e economicamente mais que os 37% dos açúcares extraídos pelas vacas? Ou será que as plantas resistirão ao ataque de nossos cientistas e continuarão a esconder de nós grande parte do alimento que produzem através da fotossíntese?
Se triunfarmos, você vai adoçar seu cafezinho com açúcar produzido de bagaço e colocar no tanque etanol produzido a partir de celulose. Esse é mais um capítulo da saga do Homo sapiens, que há 100 mil anos tenta dominar e explorar os outro seres vivos com quem divide o planeta.
BIÓLOGO
MAIS INFORMAÇÕES: METAGENOMIC DISCOVERY OF BIOMASS-DEGRADING GENES AND GENOMES FROM COW RUMEN. SCIENCE, VOL. 331, PÁG. 463, 2011
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