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Barrigas de cupins e biocombustíveis

Falk Warnecke olhou para baixo através de uma lupa montada e cutucou gentilmente uma pequena pilha de insetos. Eles estavam mortos - congelados e amontoados em um bloco de metal gelado como grãos de café amontoados em uma colher. Com um par de fórceps de ponta fina, ele pegou um dos insetos na base do tórax e o levantou do bloco. Era marrom e dificilmente maior que um cílio. Com uma segunda pinça, ele beliscou a ponta do abdômen. Ele puxou suavemente e puxou em dois. Uma corda avermelhada e brilhante deslizou suavemente para fora do exoesqueleto. Warnecke sorriu. "Isso é uma coisa boa sobre os cupins", disse ele com um forte sotaque alemão. "Você fica com todo o intestino inteiro."

Warnecke não quer que o encanamento do cupim se rasgue e seu conteúdo seja misturado. É o conteúdo que ele está interessado. O intestino tem câmaras bulbosas que estão inchadas com grandes quantidades de micróbios que os cupins empregam para quebrar a celulose da madeira ou grama que os insetos consomem. Quando ele não está chamando os cupins de "pequenos animais bonitinhos", ele os chama de "biorreatores ambulantes" e considera seus interiores suculentos uma espécie de ouro líquido. Por enquanto, ele está interessado apenas no maior bulbo da corda, o que é conhecido como o terceiro segmento proctodeal, ou, no vernáculo da ecologia microbiana, a "pança do intestino posterior". Esse compartimento do tamanho de um microlitro - muito maior do que as seções internas do intestino e facilmente distinguido a olho nu - é o lar de uma comunidade distinta de micróbios que algumas pessoas acham que pode ajudar a solucionar a crise energética.

Warnecke, pesquisador do Joint Genome Institute, do Departamento de Energia dos EUA, em Walnut Creek, Califórnia, tem gerado muita atenção ultimamente por seu trabalho com cupins. Os insetos são notavelmente eficientes em transformar celulose em açúcar - o primeiro passo para produzir combustível a partir de plantas como mudas ou choupos. Os cientistas não podem competir com os cupins. Eles podem quebrar as ligações duras da celulose no laboratório, mas as enzimas que eles usam são extremamente proibitivas. É aí que Warnecke entra. Sua pesquisa tem algumas pessoas salivando com a perspectiva de mergulhar no ensopado microbiano dos cupins e retirando algumas enzimas que finalmente tornariam possível produzir etanol a partir de celulose em escala industrial.

Deixando de lado o fórceps, Warnecke pegou duas longas agulhas e afastou os membros e a carapaça do cupim. Ele colocou uma gota de solução tampão no intestino para mantê-lo úmido e, em seguida, atacou a barriga protuberante do intestino grosso, esfaqueando repetidamente o bulbo brilhante até que seu conteúdo foi derramado e misturado com o tampão para formar uma pasta de enzimas e fragmentos de celulose. Com a pipeta, ele chupou um pouco do líquido "mash" e esguichou em um tubo de plástico. Ele espera identificar as enzimas que degradam a celulose no mash, mas primeiro ele tem que descobrir quais são as bactérias que as habitam e quais realmente trabalham na digestão da celulose.

Nas manhãs de segunda a sexta-feira, quando o tempo está bom, Warnecke vai de bicicleta até o trem BART e o leva de Berkeley pelas colinas até o sofisticado subúrbio de Walnut Creek. Na estação de trem, ele pula de volta em sua bicicleta e pedala alguns quilômetros a pé de shoppings e postos de gasolina para o verdejante campus industrial do Joint Genome Institute. O DOE abriu o instituto em 1997 para servir como o centro do Projeto Genoma Humano, que decifrou a sequência de pares de bases em nosso DNA. O projeto terminou em 2003, mas o JGI continua sendo um centro global de sequenciamento e mapeamento do genoma. Dentro do labirinto de laboratórios e escritórios espalhados pelo prédio, quase uma centena de máquinas de sequenciamento do tamanho de máquinas de lavar roupa ficam zunindo, aguardando amostras de DNA e RNA enviadas para análise por cientistas de todo o mundo.

Warnecke, que obteve seu PhD no Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen, na Alemanha, adquiriu uma especialização ainda mais restrita em Walnut Creek. Ele faz parte de um pequeno grupo de microbiologistas que deixaram suas placas de ágar para um campo relativamente novo conhecido como metagenômica, que envolve a análise de DNA diretamente de amostras ambientais, como cupins ou uma colher de água da superfície do oceano, em vez de células cultivadas.

Pesquisador do Departamento de Energia dos EUA, Falk Warnecke, estuda cupins na esperança de ajudar a resolver a crise de energia (Julia Olmstead) Digestão por cupins de celulose de madeira é objeto de pesquisa sobre novos biocombustíveis em potencial (iStockphoto)

"Os microbiologistas provavelmente sempre suspeitaram que estavam perdendo alguma diversidade", disse Warnecke. Nos primórdios do sequenciamento do genoma, os cientistas desenvolveram um único tipo de microorganismo de cada vez, depois extraíram e sequenciaram o DNA dessas células. Para eles, chupar uma coleção aleatória de micróbios diretamente da barriga de um cupim e esperar seqüenciar e classificar o material genético de cada indivíduo teria parecido francamente audacioso, se não impossível.

Warnecke, que aos 35 anos se parece com um recém-enfrentado Vladimir Putin, se considera um explorador na bancada do laboratório. O que arrepia os cabelos na nuca é a busca por novas enzimas - um mapeamento de territórios novos e muito, muito pequenos. "É como ser a primeira pessoa a ver borboletas", diz ele.

Movendo-se em seu banco de laboratório, Warnecke começou a se acomodar no processo que passaria o resto do dia terminando. Ele reajustou seus óculos de segurança e luvas de látex, pegou outro cupim e começou o processo de degeneração novamente. Este cupim, um corniger Nasutitermes, era marrom como os outros e tinha um abdômen brilhante com nervuras. Sua cabeça redonda e sem olhos tinha duas pinças saindo do topo. As térmitas do gênero Nasutitermes se alimentam de madeira morta seca. Este, antes de ser congelado e enviado da Flórida, tinha sido um trabalhador, membro da casta acusada, em parte, de encontrar e processar celulose para alimentar os soldados e a realeza reprodutiva.

Nasutitermes é um gênero próximo ao coração de Warnecke. Um estudo metagenômico que ele fez com o gênero em 2007 revelou uma grande quantidade de novas informações sobre o que acontece dentro da barriga dos insetos. Não apenas ele e seus colegas descobriram enzimas antes desconhecidas, mas também confirmaram que, na classe dos chamados cupins "superiores", as bactérias que habitam o intestino grosso sintetizam essas enzimas - apenas uma especulação antes do estudo de Warnecke. Esse trabalho lhe rendeu a primeira autoria em um artigo na prestigiosa revista Nature. Depois disso veio uma onda de interesse da mídia, pedidos de palestras e agora uma doação de US $ 240.000 do Energy Biosciences Institute - o novo empreendimento de biocombustível da UC Berkeley com a BP - para passar os próximos dois anos explorando cupins. espécies.

A relação de Warnecke com os cupins tem a marca de uma obsessão genial. Nos passeios de fim de semana pelo Tilden Park, nas colinas de Berkeley, Warnecke coloca paus e punhados de mata nos seus bolsos. Ele leva os escombros de volta para seu apartamento e os espalha em um terrário, lar de algumas centenas de cupins que ele coletou da natureza selvagem da Califórnia. Esses insetos não são para se separar, mas simplesmente para cuidar. "Eu realmente não sei o que alimentá-los", disse ele, "mas acho que eles estão felizes". Warnecke é um curador respeitoso do minúsculo; ele serve pequenos organismos e seus mares interiores microscópicos.

No laboratório, Warnecke pegou uma pilha de pedaços de cupins agora descongelados com a mão e jogou-os em um recipiente de risco biológico. Ele terminou de degolar seu primeiro conjunto - cinquenta por tubo - e foi buscar uma nova coleção no freezer do outro lado da sala. Ele é violento com eles, mas sua afeição por cupins é óbvia. O potencial de energia verde de seu trabalho, no entanto, deixa Warnecke praticamente indiferente. Ele debaterá felizmente a viabilidade do biocombustível, mas diz que os tópicos não o animam.

Ele abriu o novo tubo de cupins e despejou uma pequena pilha no bloco de metal. Ele voaria no dia seguinte para a Europa para dar uma rodada de palestras sobre seu trabalho com cupins para acadêmicos ansiosos por estar na vanguarda da pesquisa sobre degradação da celulose. "É bom ter um aspecto aplicado e espero que seja uma contribuição útil", disse Warnecke, parecendo um pouco cansado de toda a empolgação. "Mas antes de tudo estou interessado na ciência básica, na diversidade microbiana e na simbiose." Então ele pegou outro cupim e dividiu em dois.

Barrigas de cupins e biocombustíveis