O arsênico é reconhecido como uma substância cancerígena. Entretanto, ele pode facilmente chegar à população, através da contaminação de alimentos causada pela ação humana e gerar efeitos prejudiciais à saúde humana. Nesse contexto, a investigação de recursos relacionados à degradação do arsênico nos ecossistemas agrícolas, a exemplo da biorremediação, é tão importante. Conheça mais sobre a biorremediação e como a rizobactéria Bacillus aryabhattai atua nesse processo.
Onde é encontrado o arsênico?
O arsênico é uma substância química derivada do arsênio (As), um elemento químico semi-metálico que pode ser encontrado na natureza em quatro diferentes estados de oxidação.
As formas mais biodisponíveis do arsênio correspondem ao As (V) e As (III), sendo esse último considerado mais móvel e mais tóxico aos seres vivos. Já os arsênicos podem ser encontrados em uma variedade de compostos e em indústrias, e sua exposição é, na maioria das vezes, ambiental e ocupacional.
Além disso, o arsênico pode ir se acumulando entre os diferentes níveis tróficos da cadeia alimentar até chegar aos humanos, em um processo conhecido como bioacumulação.
Em condições naturais, a acumulação de arsênico se manteve dentro de padrões aceitáveis ao longo de muito tempo. Entretanto, a atividade humana acabou por favorecer negativamente para o processo de bioacumulação do arsênico, principalmente através da atividade agrícola.
Plantas irrigadas com águas subterrâneas contaminadas, que sofrem aplicações excessivas de insumos contendo arsênico ou que entram em contanto com algum resíduo industrial e animal contaminado, podem facilmente acumular grandes quantidades dessa substância.
A acumulação excessiva de arsênico pelas plantas, além de prejudicar o metabolismo, crescimento e produção vegetal, podem causar sérios efeitos prejudiciais à saúde humana quando consumidas.
Segundo a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA), o arsênico é considerado uma substância carcinogênica de classe 1, ou seja, cujo efeito carcinogênico para o homem foi demonstrado através de estudos epidemiológicos.
Assim, o estudo de estratégias para degradar e eliminar o arsênico dos agroecossistemas é de vital importância para assegurar a produção agrícola e a saúde humana.
Biorremediação de solos contaminados com arsênico
A biorremediação é vista atualmente como uma das principais estratégias para eliminar ou remover substâncias contaminantes dos agroecossistemas de forma ambientalmente sustentável e economicamente acessível.
Com o uso de processos biológicos, ela busca degradar, ou seja, eliminar ou remover, substâncias contaminantes de recursos ambientais, como a água ou o solo. E um desses processos biológicos é realizado pelos microrganismos.
Os microrganismos podem ajudar a descontaminar e a recuperar solos poluídos.
Na natureza, os microrganismos desempenham um importante papel na ciclagem do arsênico, uma vez que possuem diferentes mecanismos para lidar com a toxicidade dessa substância, tais como:
- Transformação bioquímica (oxidação, redução, metilação);
- Compartimentação;
- Precipitação;
- Quelação;
- Extrusão.
No caso da rizobactéria Bacillus aryabhattai por exemplo, existe a produção da enzima arsenato redutase, que leva a conversão do As (V) a As (III). Tal processo é identificado pela formação de um precipitado amarelo brilhante conhecido como arsenito de prata (Ag3AsO3).
É o que relatam Pallab Kumar Ghosh e outros pesquisadores, no artigo The role of arsenic resistant Bacillus aryabhattai MCC3374 in promotion of rice seedlings growth and alleviation of arsenic phytotoxicity.
Nesse mesmo estudo, os pesquisadores observaram que a cepa de Bacillus aryabhattai estudada apresentou uma alta eficiência de remoção e acumulação de As (V), quando comparado com o As (III).
Além disso, apesar do grande acúmulo de arsênico por essa rizobactéria, os pesquisadores relataram ainda que ela se manteve viável e metabolicamente ativa durante o processo.
Entretanto, não foi somente o processo de biorremediação do arsênico que favoreceu as plantas de arroz avaliadas no estudo.
A atenuação dos sintomas de fitotoxicidade do arsênico nas plantas também é atribuída, em grande parte, a diferentes mecanismos do Bacillus aryabhattai capazes de promover o crescimento das plantas sob estresse.
A modulação da produção da enzima prolina em plântulas de arroz, por exemplo, permite um maior acúmulo desse composto, que atua como uma molécula de sinalização e defesa e como um quelante de metais.
Já a maior atividade da enzima ACC deaminase, presente nas plantas de arroz inoculadas com o Bacillus aryabhattai, pode levar a uma melhor formação do sistema radicular e aquisição de nutrientes das plantas sob condição com elevados níveis de arsênico no solo.
Mesmo indiretamente, o Bacillus aryabhattai é capaz de contribuir para a nutrição vegetal, uma vez que ele compensa a baixa disponibilidade de fósforo em solos contaminados por arsênico com a sua capacidade de solubilizar nutrientes.
Como explora também Maqshoof Ahmad e outros pesquisadores, no artigo Potential of phosphate solubilizing bacillus strains for improving growth and nutrient uptake in mungbean and maize crops.
Assim, através de mecanismos de biorremediação, promoção de crescimento de plantas e nutrição vegetal, o Bacillus aryabhattai consegue promover a atenuação dos sintomas de fitotoxicidade do arsênico em plantas.
O potencial do Bacillus aryabhattai para biorremediação de substâncias tóxicas na agricultura
Tendo em vista as diferentes propriedades de resistência do Bacillus aryabhattai ao arsênico e as suas características para promoção do crescimento das plantas e nutrição vegetal, ele pode ser considerado uma importante alternativa a ser usada para biorremediação de elementos tóxicos da lavoura.
Estudos já mostram resultados positivos da sua utilização para biorremediação do arsênico em plantas de arroz, como também para biorremediação de herbicidas muito usados na agricultura, como o glifosato.
Portanto, o uso do Bacillus aryabhattai traz muitos benefícios relacionados à segurança alimentar, aliando a sua capacidade de biorremediação de substâncias contaminantes com benefícios relacionados a promoção do crescimento vegetal e nutrição das plantas!
