Polvos, lulas, chocos e outros animais da família dos cefalópodes são conhecidos por sua capacidade de camuflagem, mudando a cor da pele para se misturarem com o ambiente. Isso é possível graças a processos biológicos complexos que envolvem a xantomatina, um pigmento natural que provou ser difícil de produzir — até agora.
Cientistas da UC San Diego, nos EUA, desenvolveram com sucesso uma nova maneira de produzir grandes quantidades de xantomatina em uma bactéria. O método abre novas possibilidades para o uso do pigmento em uma ampla gama de materiais e cosméticos — de dispositivos fotoeletrônicos e revestimentos térmicos a corantes e protetores UV. A nova abordagem produz até 1.000 vezes mais material do que técnicas convencionais.
“Desenvolvemos uma nova técnica que acelerou nossa capacidade de produzir um material, neste caso a xantomatina, em uma bactéria pela primeira vez”, disse Bradley Moore, autor sênior do estudo e químico marinho. “Esse pigmento natural é o que dá a um polvo ou uma lula sua capacidade de camuflagem — um superpoder fantástico — e nossa conquista em avançar na produção desse material é apenas a ponta do iceberg.”
Os autores explicam que a técnica não apenas lança luz sobre a biologia e a química do reino animal, como pode ser aplicada a uma ampla variedade de produtos químicos, ajudando potencialmente as indústrias a se afastarem de materiais derivados de combustíveis fósseis e a adotarem alternativas naturais.
Um novo caminho
Um dos desafios da coloração da xantomatina é a sua extração — não é escalável nem eficiente; os métodos tradicionais de laboratório são trabalhosos e dependem de síntese química de baixo rendimento. Por isso, a equipe focou no desenvolvimento de uma espécie de ciclo de retroalimentação de crescimento que eles chamam de “biossíntese acoplada ao crescimento”.
“Precisávamos de uma abordagem completamente nova para resolver esse problema”, disse Leah Bushin, autora principal do estudo. “Basicamente, descobrimos uma maneira de enganar as bactérias para que produzissem mais do material de que precisávamos.”
A forma como eles bioengenheirizaram o pigmento do polvo, uma substância química, em uma bactéria representa uma abordagem inovadora em relação às técnicas biotecnológicas típicas. Sua abordagem conectou intimamente a produção do pigmento com a sobrevivência da bactéria que o produziu.
Normalmente, quando os pesquisadores tentam fazer com que um micróbio produza um composto estranho, isso cria uma grande sobrecarga metabólica. Sem manipulação genética significativa, o micróbio resiste a desviar seus recursos essenciais para produzir algo desconhecido. Mas não foi o caso aqui.
“Este projeto oferece um vislumbre de um futuro onde a biologia possibilita a produção sustentável de compostos e materiais valiosos por meio de automação avançada, integração de dados e design orientado por computador”, disse Adam Feist, coautor do estudo.
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No futuro…
O Departamento de Defesa dos EUA é um dos interessados no poder do pigmento para explorar as capacidades de camuflagem natural do material. Já empresas de cosméticos estão interessadas em utilizá-lo em protetores solares naturais. Outros setores vislumbram usos potenciais que vão desde tintas domésticas que mudam de cor até sensores ambientais, segundo os pesquisadores.
Publicado na revista Nature Biotechnology, o estudo foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH), pelo Escritório de Pesquisa Naval (ONR), pela Fundação Nacional de Ciência Suíça e pela Fundação Novo Nordisk.
