Uma equipe de pesquisa liderada pelo Instituto Scripps de Oceanografia da Universidade da Califórnia em San Diego descobriu pela primeira vez que uma esponja marinha comum hospeda bactérias que se especializam na produção de compostos tóxicos quase idênticos aos retardadores de fogo artificiais.

As novas descobertas colocam a equipe de pesquisa um passo mais perto de desvendar o mistério deste poderoso grupo de compostos químicos, conhecidos como éteres difenílicos polibromados (PBDEs), no meio marinho. PBDEs são um subgrupo de retardadores de chama bromados que são combinados em espuma, têxteis, e eletrônicos para aumentar a temperatura na qual os produtos vão queimar. Esses produtos químicos industriais feitos pelo homem são poderosos desreguladores endócrinos que imitam a atividade do hormônio tireoidiano mais ativo do corpo humano.

Vinayak Agarwal, um pesquisador de pós-doutorado na Scripps, pegou um caso arquivado iniciado há quase 50 anos pelo químico da Scripps John Faulkner, um pioneiro no estudo de produtos naturais do mar, para continuar a investigação sobre a origem desses compostos tóxicos que são encontrados em grandes quantidades nos oceanos do mundo.

“Pela primeira vez, pudemos mostrar de forma conclusiva que genes e enzimas produzidos em bactérias a partir de esponjas são responsáveis ​​pela produção desses compostos tóxicos para os humanos, "disse Agarwal, co-primeira autora do artigo junto com a aluna de PhD da Scripps, Jessica Blanton.

O estudo foi parte do Centro de Pesquisa de Oceanos e Saúde Humana financiado pela National Science Foundation (NSF) / Instituto Nacional de Ciências da Saúde Ambiental (NIEHS), conduzido em Scripps.

Em 2014, Agarwal e colegas da Scripps Oceanography foram os primeiros a descobrir que bactérias marinhas de vida livre não relacionadas produzem esses compostos retardadores de fogo naturalmente, embora em quantidades muito pequenas.

Neste novo estudo, os pesquisadores empregaram duas técnicas modernas - "mineração" do genoma desenvolvida pelo químico marinho da Scripps Brad Moore e uma abordagem de sequenciamento de DNA ambiental iniciada pelo biólogo da Scripps Eric Allen - para levar a investigação um passo adiante e identificar os genes e enzimas específicos envolvidos na superprodução de moléculas tóxicas em esponjas.

As esponjas marinhas obtêm alimentos e oxigênio filtrando a água do mar através dos poros e canais de seus corpos. Esse fluxo constante de água significa que esses animais imóveis hospedam muitas bactérias, vírus, e fungos em seus microbiomas complexos.

A equipe de pesquisa coletou 18 amostras de esponja para o estudo durante duas expedições de pesquisa a Guam. Eles então isolaram os vários componentes dessa complexa mistura de organismos dos tecidos da esponja para identificar os genes e enzimas específicos que codificam a produção de PBDEs.

"Por muitos anos, os cientistas encontraram pistas que sugeriam que a natureza estava fabricando esses compostos, "disse Bradley Moore, professor do Scripps Center of Marine Biotechnology and Biomedicine e da Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences na UC San Diego, e um autor sênior do estudo. “Agora que entendemos como eles são produzidos no ambiente marinho, estamos explorando por que eles existem, e as preocupações com a saúde humana associadas a eles. "

A abordagem de "mineração" do genoma de Moore, juntamente com o sequenciamento metagenômico de Allen, dá aos cientistas uma maneira de conectar os produtos químicos naturais produzidos pelos organismos de volta às enzimas que os constroem.

O estudo, que aparece na capa da edição de maio da revista Nature Chemical Biology , foi uma colaboração única entre químicos e biólogos da UC San Diego e de outros lugares.

"Este estudo é uma combinação poderosa de produtos químicos, pesquisa biológica e ambiental, "disse Henrietta Edmonds da Divisão de Ciências Oceânicas da NSF, que apoiou a pesquisa. “Tem o potencial de nos ajudar a entender a produção, destino e consequências para a saúde de compostos naturais e poluentes no ambiente marinho. "

"Nos preocupamos com os PBDEs produzidos naturalmente porque eles acabam na cadeia alimentar, "disse Frederick Tyson, Ph.D., do NIEHS, que ajudou a financiar a pesquisa. "Os dados preliminares desta equipe de pesquisa sugerem que alguns PDBEs que ocorrem naturalmente podem ser ainda mais tóxicos do que aqueles feitos pelo homem, portanto, precisamos desenvolver uma melhor compreensão desses compostos. "

Esses micróbios que vivem no oceano foram encontrados em habitats tão diversos quanto ervas marinhas, corais e baleias.

A próxima etapa da investigação para os pesquisadores é explorar os genes e enzimas de outros hospedeiros marinhos para descobrir quais organismos estão produzindo compostos tóxicos semelhantes e por quê.