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Micróbios das florestas

Publicado em 29 janeiro 2011

Por Fábio de Castro - Agência FAPESP - Em 2006, um artigo publicado na revista Science por cientistas ligados a um Projeto Temático do Programa Biota-FAPESP demonstrou que as plantas da Mata Atlântica possuem uma diversidade impressionante de bactérias associadas: cada uma das espécies de árvores conta com uma comunidade distinta - e única - de centenas de espécies de bactérias.

A descoberta sugeriu que a função desses microrganismos para a dinâmica da floresta pode ser muito mais importante do que se imaginava. Agora, um outro Projeto Temático, iniciado em 2009, está aprofundando aquelas pesquisas a fim de entender melhor a diversidade microbiológica da floresta.

Um dos achados mais importantes até agora no novo projeto indica que a substituição de uma área de floresta por uma área de plantas cultivadas pode reduzir em mais de 99% a diversidade de bactérias associadas às superfícies das folhas. As consequências disso ainda estão sendo avaliadas.

De acordo com o coordenador do Temático, Marcio Rodrigues Lambais, professor do Departamento de Ciência do Solo da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq), da Universidade de São Paulo (USP), a base para os estudos foi a descoberta de 2006, que demonstrava que cada planta possuía sua própria comunidade de bactérias.

``Estamos agora tentando aprofundar os estudos para saber como essa comunidade bacteriana varia não apenas em relação às várias espécies de planta, mas também em relação à localização das plantas em diferentes ambientes, levando em conta, por exemplo, a posição das árvores dentro de um determinado parque, ou a comparação entre a mesma espécie de planta em parques distantes``, disse à Agência FAPESP.

Na superfície das folhas, troncos e raízes das árvores existem biofilmes muito complexos compostos por diversos microrganismos que interagem entre si, com a planta, com os animais e com a atmosfera. Segundo Lambais, esses microrganismos associados às plantas - e cuja função pouco se conhece - estão sendo estudados com a utilização de ferramentas metagenômicas.

``Os estudos mostram que cada espécie de planta tem associada a ela um conjunto único de espécies de bactérias. E cada parte da planta tem uma comunidade diferente. Na folha, na casca ou na raiz, as mesmas espécies bacterianas não se repetem``, disse Lambais. Só nas folhas foram encontradas de 30 a 600 espécies bacterianas distintas, dependendo da espécie vegetal.

``Se computarmos a totalidade dessa diversidade, concluímos que cada espécie de planta pode ter mais de 2 mil espécies de bactérias associadas. Uma diversidade gigantesca sobre a qual não conhecemos praticamente nada``, destacou.

A maior parte dos estudos está sendo realizada nas áreas pertencentes ao Temático que gerou os estudos concluídos em 2006, conhecido como Parcelas Permanente e coordenado pelo professor Ricardo Ribeiro Rodrigues, também da Esalq. O trabalho mais recente foi feito na parcela de 10 hectares localizada no Parque Carlos Botelho, onde existem 217 espécies de árvores.

``O projeto Parcelas Permanentes já havia caracterizado toda a área e realizado o censo das espécies vegetais. Já tínhamos esses dados, além de outros relacionados às características químicas e físicas do solo, e os utilizamos para agregar informação microbiológica. No estudo, conseguimos demonstrar relação entre a estrutura da comunidade de bactérias e a filogenia das plantas``, disse Lambais.

Diferenças nas áreas cultivadas

A partir das informações levantadas com o uso de tecnologias moleculares, os pesquisadores acreditavam que provavelmente as plantas cultivadas teriam associadas a elas uma quantidade de bactérias menor e bem diferente das que estão presentes nas espécies da floresta.

``Tínhamos essa curiosidade e fomos fazer essa comparação utilizando soja, cana-de-açúcar e eucalipto. Para nossa surpresa, as plantas cultivadas e as árvores da floresta são estatisticamente muito semelhantes em termos de diversidade e riqueza estimada de espécies bacterianas. No entanto, os tipos de bactéria que vivem nas folhas das plantas cultivadas é bem diferente daquelas que vivem nas plantas da floresta``, disse.

Enquanto nas plantas da mata predominam as gamaproteobactérias, nas plantas cultivadas predominam as alfaproteobactérias. ``Normalmente, essas alfaproteobactérias são microrganismos que crescem muito rápido e que, por isso, estão muito bem adaptadas ao ciclo curto das culturas agrícolas``, contou Lambais.

Uma cultura de soja, por exemplo, passa por um ciclo de três meses até a colheita. A comunidade de bactérias ali presente está adaptada a essa situação e cresce muito rapidamente.

``Em espécies arbóreas a situação é muito mais estável. O biofilme de bactérias nas folhas pode se desenvolver por um período de tempo muito maior. Certamente, esse tipo de comunidade bacteriana tem funções muito diferentes. Então, se alteramos o uso do solo, alteramos também todos os processos que dependem dessa comunidade microbiana associada às plantas``, disse.

A substituição de uma área de floresta por uma área idêntica de plantas cultivadas poderia reduzir drasticamente a diversidade bacteriana, segundo o estudo. Segundo Lambais, o cálculo foi feito a partir dos dados da área de 10 hectares de floresta da reserva Carlos Botelho, que possui mais de 200 espécies arbóreas.

``Considerando-se que há 200 espécies vegetais e cada uma possui pelo menos 50 espécies de bactérias associadas à filosfera, temos pelo menos 10 mil espécies diferentes de bactérias por hectare. Se substituirmos os 10 hectares de floresta por 10 hectares de cana-de-açúcar, por exemplo, teremos apenas as 50 bactérias associadas à folha da cana-de-açúcar. Serão apenas 50 tipos de bactérias, em vez de 10 mil. Só aí temos uma redução de mais de 99%``, explicou.

Nas plantações, grandes área são dominadas por uma só espécie vegetal. Isso se reflete na variabilidade das espécies de bactérias, fazendo com que um único grupo domine toda a área. A manutenção de diversidade vegetal, portanto, é importante também para manter a diversidade microbiológica.

``O que não sabemos ainda com exatidão é qual a importância de se manter essa diversidade de bactérias. Por isso, estamos tentando entender quais são os papéis funcionais dessas bactérias na floresta, definir o que elas fazem``, disse Lambais.

Funções das bactérias

Um exemplo dessas funções das bactérias foi descoberto em uma outra área do programa Biota: o Núcleo Santa Virgínia, no Parque Estadual da Serra do Mar. Ali, a equipe do Prof. Lambais detectou que algumas espécies de plantas têm altíssima atividade de fixação de nitrogênio na superfície de suas folhas.

``O nitrogênio é um elemento essencial para o crescimento da planta e não existe disponibilidade desse elemento no solo da floresta. Para a manutenção da floresta, o nitrogênio precisa vir do meio externo. Ele é capturado do ar por microrganismos que vivem associados à folha e à casca das árvores``, explicou Lambais.

Segundo o professor da Esalq, o palmito, uma planta dominante nessas áreas de Mata Atlântica, foi identificado como uma das plantas que têm alta fixação de nitrogênio nas folhas. ``Temos uma hipótese que ainda vamos testar com o palmito: achamos que a predominância de algumas espécies de plantas na floresta está associada à capacidade delas se associarem com bactérias fixadoras de nitrogênio``, afirmou.

A fixação do nitrogênio, no entanto, é apenas um dos inúmeros exemplos da importância funcional das bactérias para a floresta. Algumas dessas bactérias têm alta capacidade de produção de compostos antibióticos.

``Por que as plantas na floresta raramente ficam doentes? Provavelmente elas têm a proteção natural desses microrganismos que estão ali vivendo. Quando uma planta é domesticada e cultivada em grandes monoculturas, ela rapidamente perde a capacidade de inibir o crescimento de microrganismos patogênicos e, com isso, o resultado são os surtos de doenças nas plantações. Proteger a própria planta pode ser uma das outras funções que as bactérias podem ter``, afirmou.

Segundo Lambais, embora ainda esteja em seu primeiro ano, o Projeto Temático já tem resultados promissores e várias publicações estão em preparação. ``Temos um grupo grande envolvido com o projeto e contamos com o apoio de várias outras pessoas interessadas na questão microbiológica``, disse.

Fonte: Agência FAPESP0