O estudo revelou o mecanismo pelo qual a microbiota contribui para a capacidade do peixe-boi de obter energia exclusivamente de alimentos vegetais. Como o maior mamífero de água doce do Brasil, ele mantém um peso de quase meio tonelada alimentando-se apenas de plantas, e o segredo reside em seu intestino.
Mapeando a microbiota do peixe-boi amazônico (Trichechus inunguis), os cientistas descobriram uma via metabólica desconhecida: o animal possui bactérias capazes de decompor a epilactose — um carboidrato que a maioria dos microrganismos conhecidos não consegue digerir.
Esta descoberta faz parte de uma pesquisa mais ampla que demonstrou a grande diversidade de microrganismos, genes e enzimas associados à absorção da dieta vegetal por esses animais. Além da espécie de água doce, o estudo também investigou a microbiota intestinal do peixe-boi marinho (Trichechus manatus). Os resultados, publicados na terça-feira (02/11) na revista Nature Microbiology, têm um potencial significativo para aplicações biotecnológicas.
Mario Murakami, diretor do Laboratório Nacional de Recursos Bioenergéticos do Centro Nacional de Pesquisas em Energia e Materiais (LNBr-CNPEM) e coordenador da pesquisa com apoio da FAPESP, observou: «O peixe-boi amazônico se alimenta de uma grande variedade e quantidade de plantas. Essa dieta está sujeita a mudanças sazonais, passando da estação seca para a chuvosa. Portanto, ao longo de sua evolução, eles desenvolveram um arsenal de microrganismos intestinais capazes de digerir celulose com eficiência excepcional, cerca de 80% a 86%».
Graças a essa capacidade, o ecossistema de bactérias, arqueias, vírus e fungos no intestino do peixe-boi foi um alvo natural para o grupo de Murakami, que anteriormente estudava o microbioma intestinal do capivara (Hydrochoerus hydrochaeris), uma espécie semi-aquática.
Murakami explica a diferença na estratégia digestiva: «Em ruminantes, como o gado, a fermentação microbiana ocorre principalmente no estômago, no rúmen, onde os microrganismos começam a decompor a biomassa vegetal. O peixe-boi e as capivaras usam uma estratégia diferente: eles são fermentadores do intestino posterior, e a maior parte desse processo ocorre após o estômago. Portanto, os microrganismos que vivem no intestino desempenham um papel fundamental no aproveitamento da dieta vegetal rica em fibras».
O estudo analisou amostras de 47 animais: 36 peixes-bois amazônicos mantidos no Laboratório de Mamíferos Aquáticos do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA) em Manaus, e onze peixes-bois marinhos em reabilitação no Programa de Mamíferos Marinhos da ONG Aquasis em Ceará.
Murakami participou pessoalmente de todas as fases das pesquisas realizadas e até mergulhou no mar para coletar uma amostra. Ele relatou: «Havia um peixe-boi marinho que já havia sido reintegrado à natureza, mas continuava a frequentar frequentemente a área perto do cercado onde outros animais estavam sendo recuperados. Por acaso, enquanto estávamos lá, ele defecou, e surgiu a oportunidade de coletar a amostra deste animal. Eu não hesitei: pulei na água para obtê-la».
Dos mais de 6 mil genomas de bactérias e outros microrganismos sequenciados nas análises, mais da metade representa espécies ainda não descritas pela ciência. Quanto aos vírus associados a essas comunidades microbianas, cerca de 80% eram desconhecidos.
Foram também descobertos milhares de genes e enzimas que podem ser utilizados em diversas aplicações biotecnológicas. Murakami observa: «Foi difícil escolher em qual aspecto aprofundar bioquimicamente. Agora temos dados para análise pelo menos nos próximos dez anos».
Um dos principais avanços do estudo foi a descoberta de uma enzima antes desconhecida, utilizada pela bactéria recém-descoberta ‘Candidatus Epilactovorans intestinalis’ para decompor a epilactose. Como este açúcar é inacessível para a maioria esmagadora dos microrganismos, essa capacidade serve como uma vantagem adaptativa na competição por nutrientes no intestino. No futuro, esse mecanismo pode inspirar a criação de novos agentes prebióticos — ingredientes que servem de «alimento» para estimular o crescimento de bactérias benéficas em nossa própria flora intestinal.
Ao comparar o genoma desta bactéria com outros disponíveis em bancos de dados públicos, os pesquisadores encontraram uma sequência semelhante, originária 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.
Na opinião de Murakami, essa semelhança genética não é coincidência. Ele acredita que a capacidade de metabolizar a epilactose pode ser uma característica hereditária de um ancestral comum de todos os mamíferos. Uma das hipóteses é que a dieta tradicional do povo Hadza continua a fornecer os nutrientes necessários para manter esta bactéria.
Em outro aspecto, o estudo mostrou que os microrganismos do peixe-boi trabalham em conjunto para digerir as partes mais duras e fibrosas das plantas, como celulose e hemicelulose. Essas bactérias combinam diferentes estratégias para «desconstruir» a parede celular das plantas, transformando estruturas altamente rígidas em nutrientes que o animal pode absorver.
Alguns desses compostos metabolizados são produzidos a partir da lignina — uma substância que confere rigidez às plantas e representa um dos principais obstáculos para o uso industrial da biomassa vegetal. Este conjunto de microrganismos e enzimas pode abrir 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 também pode ser avaliada para aplicação em plataformas como o Coquetel Enzimático Brasileiro (OpEn), desenvolvido no CNPEM e ajustável para processar diversos materiais brutos e resíduos.
Murakami conclui: «Nosso coquetel enzimático tem grande potencial para reduzir a dependência do Brasil de enzimas importadas, bem como para criar oportunidades para o surgimento de novas indústrias de base biológica. Este trabalho demonstra que a biodiversidade brasileira é um reservatório de soluções para problemas globais e pode colocar o país na liderança da corrida pelo desenvolvimento sustentável».
As primeiras autoras do trabalho são Gabriela Persinotti, coordenadora do projeto com apoio da FAPESP no CNPEM, e Marcelo Martins, bolsista de pós-doutorado do Fundo.



