Nova tecnologia transforma
flutuações elétricas aparentemente aleatórias em informação sobre populações de
microalgas vivas, abrindo novas possibilidades para monitorização ambiental,
aquacultura e sistemas bioeletroquímicos
Investigadores
da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC)
desenvolveram uma nova tecnologia capaz de detetar e analisar os sinais
elétricos produzidos por populações de microalgas marinhas, mesmo quando estes
são muito fracos e ocorrem de forma aleatória. Os resultados foram publicados
na revista científica Advanced Science.
O
estudo, liderado por investigadores do Bioelectronics & Bioenergy Research
Lab, do Centro de Ecologia Funcional e do Laboratório Associado TERRA,
integrados no Departamento de Ciências da Vida da FCTUC, centra-se na microalga
marinha Phaeodactylum tricornutum, um organismo utilizado como modelo em
investigação científica.
A
equipa desenvolveu um elétrodo tridimensional, com uma estrutura porosa e uma
impedância elétrica muito baixa, que permite estabelecer uma ligação mais
eficiente entre os processos iónicos das células e os sinais elétricos medidos
pelo dispositivo. Esta configuração torna possível identificar flutuações
elétricas associadas à atividade das microalgas que são difíceis de observar
através das técnicas convencionais.
Todos
os organismos vivos apresentam processos elétricos associados, entre outros
fenómenos, ao transporte de iões através das membranas celulares. No entanto,
no caso de organismos microscópicos e não excitáveis, como as microalgas, estes
sinais são particularmente difíceis de medir.
Neste
trabalho, os investigadores demonstraram que a presença de células vivas altera
de forma significativa as flutuações elétricas registadas pelo sistema.
Verificaram também que, à medida que aumenta a concentração de microalgas, se
alteram as características estatísticas dos sinais elétricos detetados.
Os
resultados indicam, assim, que o chamado “ruído” eletroquímico pode conter
informação sobre a atividade biológica das células. A análise destas flutuações
permite obter informação sobre processos associados à atividade das membranas e
ao transporte de iões, sem necessidade de marcar ou alterar as células.
“Estamos
habituados a pensar no ruído elétrico como algo que deve ser eliminado. O que
mostramos é precisamente o contrário: essas flutuações podem conter informação
sobre o estado e a dinâmica de uma população viva. É como ganhar uma nova
janela para observar processos biológicos que, até agora, eram praticamente
invisíveis eletricamente”, refere Paulo Rocha, coordenador do projeto e docente
da FCTUC.
“A
longo prazo, esta abordagem poderá ajudar-nos a perceber como populações de
microrganismos respondem a alterações ambientais e como emergem dinâmicas
coletivas nestas comunidades. Poderá também inspirar novas tecnologias de
monitorização para ecologia aquática, aquacultura, qualidade da água e sistemas
bioeletroquímicos”, acrescenta.
A
capacidade de acompanhar continuamente populações de microrganismos através das
suas próprias assinaturas elétricas poderá, no futuro, criar novas formas de
avaliar alterações no seu estado fisiológico e na dinâmica das populações sem
necessidade de marcação. Para além da investigação fundamental, esta abordagem
poderá ser explorada em monitorização ambiental e da qualidade da água,
aquacultura e controlo de sistemas bioeletroquímicos, bem como no estudo de
fenómenos coletivos em comunidades microbianas. Universidade de Coimbra -
Portugal
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