Respiração externa: Bactérias que respiram pedras

Bactérias da familia Shewanella, algumas das estudadas

Existem muitos ambientes na Terra nos que não há oxigénio, e, no entanto, vivem bactérias neles, as bactérias anaeróbias.


A respiração, a nível celular, consiste fundamentalmente na ruptura de ligações químicas obtendo a célula dessa maneira a energia necessária para o seu funcionamento. Neste processo produz-se uma libertação de electrões, que devem ser aceites por alguma molécula para que o mesmo fique finalizado.


O processo de redução mais conhecido, a respiração aeróbia, utiliza oxigénio molecular (O2) e glucose (da que a fórmula resumida é C6H12O6), e acaba libertando água (H2O) e dióxido de carbono (CO2). Este é o processo que nós utilizamos, e nele é imprescindível o oxigénio.


As bactérias anaeróbias vivem em ambientes sem oxigénio, pelo que têm que reduzir outros elementos, nomeadamente (mas não só) o ferro (Fe) e o manganésio (Mn).


Mas o recente descobrimento do Professor David Richardson, da Escola de Ciências Biológicas da Universidade de East Anglia, e a sua equipa, é um mecanismo pelo que muitas destas bactérias conseguem utilizar minérios com estes elementos para respirar, mas externamente, emitindo os electrões sobrantes fora do seu corpo através da parede bacteriana, para que sejam aceites por pedras ricas nestes compostos, ou seja, emitem descargas eléctricas ao exterior. Este descobrimento foi publicado recentemente na prestigiosa revista PNAS.

Segundo indicam os investigadores, isto poderia supor um grande avanço nas investigações sobre pilhas de combustível (utilizando como combustível resíduos humanos ou agrícolas, e as bactérias como produtoras de electricidade), assim como na limpeza de meios contaminados com petróleo ou com urânio radioactivo (utilizando o petróleo como alimento das bactérias, ou o urânio como possível aceitador de electrões), ou em muitas outras linhas de investigação que apareçam.


Ver mais em Scitech News ou no comunicado de imprensa da Universidade de East Anglia.

Bioenergia contra biodiversidade

Pradarias como esta podem ser substituídas por milho para produção de etanol (biodiesel)

Cada vez mais há grandes plantações para a obtenção de biodiesel , entre as que destaca o milho para produção de etanol.

As superfícies utilizadas para estas plantações são enormes, e são subtraídas em muitos casos das zonas ainda virgens, ainda não cultivadas, que ficam. Noutros, utilizam-se zonas que antes eram usadas para a produção de alimentos, uma vez que resulta mais lucrativa a produção de biodiesel, o que deve supor um encarecimento do preço dos alimentos.


Estas plantações afectam a biodiversidade, reduzindo ou eliminando os ecossistemas de outras plantas e dos animais selvagens, e para além disso precisam de grandes quantidades de fertilizantes, que contaminam o solo, e muitas vezes a cultura de espécies exóticas na zona pode levar consigo invasões sobre as espécies indígenas.


Um estudo recente, publicado na edição de Outubro de BioScience, expõe uma maneira de poder fazer jogar a produção de biodiesel e a manutenção da biodiversidade. Neste estudo, Joseph E. Fargione, da Nature Conservancy , e 9 colegas, verificam a diminuição de pastagens selvagens e a sua substituição por milho para etanol nos Estados Unidos, chegando já a valores alarmantes. Ao mesmo tempo, o Congresso dos Estados Unidos já indicou que se deve aumentar bastante a produção de biodiesel, o que certamente virá a agravar o problema.


Propõem neste estudo, como alternativas, a utilização para produção de biodiesel de matérias primas como desperdícios, restos agrícolas e culturas com cobertura, colheita de plantas perenes nativas (mesmo que seja prejudicial para a fauna nativa, o seria muito menos do que substituir estas plantas por outras), ou a utilização de culturas de algas.

Concluem dizendo que é urgente que se façam estudos das produções e rendimentos, com comparações pormenorizadas, das diferentes matérias primas possíveis, para poder conceber estratégias de produção bioenergética favoráveis para a vida selvagem.


Portanto, o biodiesel pode ser, para além de parte da solução dos problemas ambientais, também uma parte do problema. Como tudo, deverá ser utilizado com moderação e com cuidado.


Lido em Bio-Medicine

As bactérias como alternativa: energia e contaminação

Cultura bacteriana. Por baixo, culturas em placas de Petri e o ambiente extremo em que vivem algumas bactérias.

Presentes em praticamente todos os habitats da Terra, as bactérias produzem inumeráveis compostos químicos. Algumas sintetizam produtos valiosos para os seres humanos, como biocombustíveis, plásticos e fármacos, em quanto outras decompõem contaminantes atmosféricos. A maior parte delas dependem dos compostos de carbono como fonte de energia, mas não todas: algumas funcionam de maneira totalmente diferente.

Os peritos em metabolismo bacteriano estão a aprender a tirar proveito desses processos, sendo a produção de biocombustíveis uma área de grande interesse. No MIT, a engenheira química Kristala Jones Prather está a desenvolver bactérias que podem produzir combustíveis como o butanol e pentanol (álcoois com 4 e 5 átomos de carbono) a partir de subprodutos agrícolas, enquanto Gregory Stephanopoulos, professor de engenharia química, está a tentar obter bactérias melhores produtoras de biocombustíveis seguindo a estratégia de melhorar a sua resistência à toxicidade dos materiais que fermentam e das substancias que elas mesmas produzem.

Produzir plásticos e telas empregando bactérias pode consumir muita menos energia do que os processos industriais tradicionais, porque quase todas as reacções químicas industriais requerem elevadas temperaturas e pressões (as quais por sua vez necessitam muita energia para se obter). As bactérias, no entanto, normalmente proliferam a uns 30 graus centígrados, e à pressão atmosférica normal.

Noutra frente, também no MIT, a professora de química Catherine Drennan está a estudar como podem as bactérias degradar compostos como o monóxido de carbono, dióxido de carbono e outros contaminantes atmosféricos.

As bactérias com as que trabalha Drennan absorvem dióxido ou monóxido de carbono, e os utilizam para produzir energia. Tais micróbios retiram do entorno uma quantidade de monóxido de carbono de mil milhões de toneladas por ano aproximadamente.

Temos aqui uma nova linha de investigações, baseadas nas bactérias, que poderiam solucionar ou paliar tanto os nossos problemas energéticos como os de contaminação.

Não nos convêm esquecer, ainda, que a maioria das espécies de seres vivos, e a maior quantidade de biomassa, e os seres que mais e mais diferentes ecossistemas colonizam (incluídos muitos extremamente agrestes), são bactérias, apesar de serem microscópicas. Bom será não nos esquecermos, para o bom e para o mão, de contar com elas.

Aqui podem ver a revista do MIT com este artigo, em formato PDF (em inglês).