Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, alcançaram um avanço na pesquisa de fontes de metano, um potente gás de efeito estufa que contribui significativamente para o aquecimento global. Usando a ferramenta de edição genética CRISPR, eles conseguiram manipular a atividade de uma enzima central em micróbios produtores de metano, obtendo assim novos insights sobre a composição isotópica do metano. Essas descobertas podem ajudar a identificar as fontes ambientais de metano com mais precisão e a quantificar melhor sua contribuição para o balanço global de metano.
O metano é produzido em cerca de dois terços por micróbios, os chamados metanogênios, que prosperam em ambientes sem oxigênio, como zonas úmidas, campos de arroz, aterros sanitários ou no trato digestivo de vacas. Esses microrganismos, que pertencem ao ramo Archaea da árvore da vida, convertem moléculas simples como acetato, metanol ou hidrogênio em metano. No entanto, rastrear com precisão essas emissões de metano até suas fontes específicas tem sido difícil até agora, pois as proporções isotópicas de carbono e hidrogênio no metano variam e servem como uma "impressão digital" da respectiva fonte.
No novo estudo, publicado na revista Science, uma equipe interdisciplinar de biólogos moleculares e geoquímicos usou CRISPR para alterar seletivamente a atividade da enzima metil-coenzima M redutase (MCR) em metanogênios. Essa enzima desempenha um papel fundamental na produção de metano. Ao reduzir a atividade enzimática, os pesquisadores puderam observar como os metanogênios respondem a mudanças em sua fonte de alimento e como isso afeta a composição isotópica do metano produzido.
Os resultados mostram que não apenas o tipo de "alimento" dos micróbios – como acetato ou metanol – determina as proporções isotópicas, mas também as condições ambientais e as reações bioquímicas dos próprios micróbios. Com baixa atividade enzimática, os micróbios alteram seus processos metabólicos, levando a uma maior incorporação de hidrogênio do ambiente no metano. Isso altera a impressão digital isotópica e sugere que suposições anteriores sobre a origem do metano no meio ambiente podem precisar ser reconsideradas.
O estudo destaca que a análise isotópica do metano é mais complexa do que se pensava anteriormente. Enquanto experimentos de laboratório mostram diferenças isotópicas claras entre diferentes fontes de metano, as proporções em ambientes naturais são frequentemente mais variáveis. As novas descobertas podem ajudar a reduzir as incertezas na quantificação das emissões de metano, que até agora estão na faixa de dois dígitos percentuais.
Além disso, o uso de CRISPR em metanogênicos abre novas possibilidades para a pesquisa. A técnica não só pode ajudar a entender melhor o papel dos micróbios no ciclo global do carbono, mas também indicar caminhos para reduzir seletivamente a produção de metano em micróbios. Isso pode contribuir no futuro para diminuir as emissões de metano ou redirecionar a energia dos micróbios para a produção de substâncias mais ecológicas.
O estudo foi apoiado pela Organização Europeia de Biologia Molecular e pela Alfred P. Sloan Foundation. Os resultados podem ter amplas implicações na pesquisa climática e no desenvolvimento de tecnologias sustentáveis, ao permitir uma compreensão mais precisa das fontes de metano e seus impactos ambientais.
Créditos
Alienor BaskevitchUC Berkeley
DOI
10.1126/science.adu2098
Palavras-chave
