Uma equipe de pesquisadores do CSIC descobriu que a saliva do verme de cera degrada o plástico; uma descoberta com inúmeras aplicações para o tratamento ou reciclagem de resíduos plásticos. Em 2017, a equipe descobriu que essa espécie de verme (o lepidóptero Galleria mellonella) é capaz de quebrar o plástico (polietileno), e agora eles descobriram exatamente como ele faz isso:sua saliva contém enzimas (pertencentes à família fenol oxidase) que podem desencadear rapidamente a degradação do polietileno à temperatura ambiente. Essas enzimas são as primeiras e únicas enzimas conhecidas capazes de degradar o polietileno plástico sem a necessidade de pré-tratamento, de acordo com Federica Bertocchini, pesquisadora do CSIC do CIB-CSIC (Centro de Pesquisa Biológica) que liderou o estudo. Os resultados do trabalho, pendente de revisão, foram publicados em preprint no BioRxiv arquivo on-line.
"Para o plástico se degradar, o oxigênio deve penetrar no polímero (a molécula do plástico). Este é o primeiro passo na oxidação, que geralmente é resultado da exposição à luz solar ou altas temperaturas, e representa um gargalo que retarda a degradação de plásticos como polietileno, um dos polímeros mais resistentes", explica Bertocchini. “É por isso que, em condições ambientais normais, o plástico leva meses ou até anos para se degradar”, acrescenta.

"Agora descobrimos que as enzimas da saliva do verme da cera realizam esta etapa crucial:oxidam o plástico. Isso significa que podem superar o gargalo no processo de degradação do plástico e acelerar sua decomposição", acrescenta.

O polietileno é um dos plásticos mais resistentes e amplamente utilizados. Juntamente com o polipropileno e o poliestireno, representa 70% da produção total de plástico. A poluição plástica representa uma ameaça à saúde e ao meio ambiente do planeta, por isso é urgente encontrar soluções para enfrentar o problema do lixo plástico. Uma das áreas de pesquisa mais promissoras e com maior potencial é a degradação biológica de plásticos. Esse processo é conhecido como biodegradação e está associado a microrganismos como bactérias e fungos. No entanto, até o momento, apenas um punhado de microorganismos é conhecido por quebrar os polímeros plásticos resistentes que formam o polietileno. Além disso, na maioria dos casos, é necessário um pré-tratamento agressivo para garantir a oxidação e, assim, permitir que os microrganismos exerçam algum efeito (ainda que lento) sobre o plástico.

Vermes comedores de plástico

Há alguns anos, um novo campo de pesquisa se abriu com a descoberta de que algumas espécies de insetos das ordens Lepidoptera e Coleoptera são capazes de degradar polietileno e poliestireno. “Em nosso laboratório, descobrimos o inseto que parece ser o mais rápido de todos:as larvas do lepidóptero Galleria mellonella, comumente conhecido como verme da cera”, diz Bertocchini. "Essas larvas são capazes de oxidar e quebrar os polímeros do plástico muito rapidamente" (após apenas uma hora de exposição).

"Nos últimos anos, esforços foram feitos para descobrir como esses insetos conseguem fazer isso. Numerosos estudos se concentraram nos microrganismos que habitam o sistema digestivo desses vermes, com base na suposição de que os vermes podem usar plástico como alimento e que seu degradação seria o resultado de sua atividade metabólica e processos digestivos", comenta o pesquisador. “Mas essa suposição é altamente questionável, então, desde o início, nossa pesquisa se concentrou na cavidade oral do verme”, explica ela.

“Examinamos o comportamento do verme de cera quando ele entra em contato com polietileno e descobrimos que as enzimas presentes na saliva do verme (ou seja, o líquido dentro da boca do inseto) podem degradar o polietileno”, diz Bertocchini. "Ao entrar em contato com a saliva, o polímero oxida e despolimeriza em poucas horas. Identificamos resíduos degradados que se formam na presença da saliva do verme", diz.

Além disso, os pesquisadores analisaram a saliva usando microscopia eletrônica e observaram um alto teor de proteína. "Isolamos duas enzimas da saliva que podem reproduzir a oxidação produzida pela saliva como um todo", explica o pesquisador. Essas duas proteínas, chamadas Demetra e Ceres, pertencem à família das enzimas fenol oxidase.

"Descobrimos que a enzima Demetra teve um efeito significativo sobre o polietileno, deixando marcas (pequenas crateras) na superfície do plástico, visíveis a olho nu; esse efeito também foi confirmado pelo aparecimento de produtos de degradação formados após a exposição do polietileno A enzima Ceres também oxida o polímero, mas não deixa marcas visíveis, sugerindo que as duas enzimas têm efeito diferente sobre o polietileno", resume.

Como funcionam as enzimas fenoloxidase

Os fenóis são moléculas utilizadas pelas plantas para se defenderem de potenciais inimigos, como larvas de insetos. Portanto, os insetos podem produzir enzimas fenol oxidase como forma de oxidar os fenóis vegetais e, assim, neutralizá-los, o que significa que eles podem se alimentar com segurança das plantas. Os fenóis também estão presentes em muitos aditivos plásticos, o que pode torná-los alvos dessas enzimas e criar as condições necessárias para a oxidação e despolimerização do plástico. "Até agora, isso é apenas especulação e mais experimentos serão necessários para investigar os mecanismos de ação da enzima em profundidade", alertam os pesquisadores.

Uma questão ainda mais interessante é como os vermes de cera adquiriram essa habilidade. Os pesquisadores especulam que pode ser devido a um processo evolutivo. Os vermes de cera se alimentam de cera de colmeia e pólen de uma grande variedade de espécies de plantas. Considerando que a cera da colmeia está cheia de fenóis, esse tipo de enzima seria muito útil para esses insetos. Indiretamente, isso explicaria por que os vermes de cera podem quebrar o polietileno. No entanto, até agora esta teoria é apenas especulação e devemos realizar mais pesquisas combinando biologia de insetos com biotecnologia. + Explorar mais

A descoberta de uma nova enzima é mais um passo para vencer o lixo plástico