No mundo de hoje, onde a poluição e a contaminação freqüentemente têm um impacto negativo sobre nossos recursos naturais, é vital manter testes regulares e regulamentados de produtos químicos, toxinas, ou outras formas de contaminação. Contudo, para fazer isso corretamente, precisamos das ferramentas e métodos corretos para que possamos reconhecer quando as condições não são ideais.

Testando ecossistemas aquáticos

Ecossistemas de água doce são particularmente importantes para monitorar, visto que constituem o principal recurso de água potável para humanos e outros organismos, além de ser o lar de uma vasta diversidade de espécies aquáticas. Também é importante avaliar regularmente a qualidade da água para garantir que os corpos d'água permaneçam dentro dos padrões de saúde ambiental esperados.

Existem muitos métodos para testar a qualidade da água. Por exemplo, investigando a saúde das microalgas - unicelulares, organismos fotossintetizantes, pode nos dizer muito sobre a presença de contaminantes. As microalgas estão na base da cadeia alimentar aquática, portanto, as mudanças na abundância desta espécie ou em suas taxas reprodutivas, pode ter efeitos mais elevados na cadeia alimentar e possivelmente perturbar a produtividade de todo o ecossistema. Os testes de toxicidade microalgal são necessários para analisar a toxicidade de substâncias potencialmente perigosas no ambiente aquático, no entanto, esses testes geralmente não ilustram como as toxinas afetam fisicamente as células microalgas.

Muitas espécies de microalgas habitam ecossistemas de água doce, entretanto, a microalga verde Raphidocelis subcapitata é uma das mais utilizadas nos chamados bioensaios (avaliação da concentração ou potência de uma substância por meio de seus efeitos em células ou tecidos vivos). Como a maioria das microalgas, R. subcapitata tem um tempo de geração curto, o que significa que novas células são replicadas rapidamente, e é fácil de cultivar em laboratório. Atualmente, a maioria dos bioensaios de toxicidade de microalgas usa o crescimento e a viabilidade celular como indicadores de toxicidade em seu ambiente. Embora esses parâmetros indiquem como a população de microalgas está se saindo e sejam ecologicamente relevantes, eles não fornecem nenhuma informação sobre como os contaminantes perturbam processos biológicos específicos nas células de algas. Para cientistas, reguladores, e conservacionista, uma medição mais detalhada da saúde das células de algas individuais pode fornecer sinais de alerta de possível contaminação perigosa, melhorando assim os esforços de monitoramento significativamente em comparação com os parâmetros baseados na população usuais.

Uma vez que a saúde do meio ambiente é crítica para o desenvolvimento desta microalga, é importante entender como diferentes tipos de compostos causam uma resposta fisiológica nas células, e quais processos biológicos podem ser afetados. Em cooperação com a Universidade de Osijek na Croácia, cientistas do Instituto Norueguês de Pesquisa em Água (NIVA) desenvolveram um modelo para identificar os efeitos de compostos em diferentes águas engarrafadas disponíveis comercialmente em diferentes processos celulares de R. subcapitata. Os resultados foram publicados recentemente na revista científica Ciência do Meio Ambiente Total . R. subcapitata foi cultivado em oito águas engarrafadas disponíveis comercialmente (quatro da Noruega, quatro da Croácia) por até 72 horas. No fim, células de algas foram amostradas e analisadas para mudanças no crescimento, tamanho e complexidade da célula, densidade de pigmento, Conteúdo de DNA, viabilidade celular, bem como capacidade de realizar fotossíntese. Os parâmetros foram comparados entre as diferentes águas engarrafadas, e para um controle, cultivadas em um meio de crescimento padronizado também usado em bioensaios com algas.

Testando as águas

Antes de usá-los para cultivar algas, a análise química das diferentes águas engarrafadas revelou uma distinção clara entre as águas norueguesas e croatas em termos de composição mineral. Enquanto as águas norueguesas tinham uma composição química que as classificava como águas "moles", as águas croatas eram "moderadamente duras" ou "duras". Essa diferença na composição mineral teve efeitos na saúde geral das células de microalgas cultivadas em cada tipo de água.

Acontece que a composição química das águas norueguesas fez com que as microalgas crescessem de maneira semelhante ou melhor do que o grupo de controle. Tamanho e complexidade da célula, ambos são indicativos de quão bem uma célula está se desenvolvendo, foram semelhantes entre microalgas cultivadas em águas norueguesas e o controle. Geral, as culturas de R. subcapitata cultivadas em águas engarrafadas norueguesas pareciam estar em boas condições de saúde de acordo com as diferentes ferramentas de análise utilizadas.

Por outro lado, as microalgas cultivadas em águas engarrafadas da Croácia não cresceram tão bem quanto as norueguesas e cresceram a metade do crescimento do controle. Houve também uma correlação inversa entre a taxa de crescimento e o conteúdo de pigmento nas células, ou seja, quanto menor a taxa de crescimento, mais pigmentação eles tinham. Embora isso possa parecer um efeito positivo, níveis mais elevados de pigmentação foram observados anteriormente em microalgas afetadas pela toxicidade do metal em um ambiente contaminado. Assim, as descobertas aqui podem indicar que as microalgas nas águas croatas estavam respondendo aos diferentes elementos essenciais presentes nessas águas. Mesmo que esses produtos químicos sejam necessários para o crescimento das microalgas, eles podem ter efeitos prejudiciais se presentes em altas concentrações. Além da menor taxa de crescimento, o tamanho e a complexidade das células também diminuíram em microalgas cultivadas na água da Croácia, assim como a viabilidade celular.

"Geral, o estudo mostra que a água engarrafada da Croácia é um meio mais pobre para o cultivo de microalgas, ou pelo menos a espécie R. subcapitata, quando comparado com as águas engarrafadas norueguesas, “diz Ana Catarina Almeida, cientista pesquisador da NIVA e primeiro autor do artigo.

Os cientistas também realizaram a triagem seletiva de diferentes amostras de água engarrafada contra uma ampla lista de 1442 compostos (principalmente produtos farmacêuticos, pesticidas e drogas ilícitas). A análise qualitativa de amostras contra os produtos químicos presentes na biblioteca de compostos não encontrou nenhuma correspondência positiva, confirmando as águas da Croácia e da Noruega como seguras para o consumo.

"Nosso estudo destaca a importância de usar ferramentas adequadas e ter um modelo correto para avaliar a saúde de diferentes organismos, “Conclui Almeida.

O aumento de detalhes com que os cientistas puderam observar as células de algas mostra como é importante investigar esses parâmetros, bem como os de base populacional que costumam ser implementados. Na superfície, os dois grupos de águas engarrafadas parecem ser de qualidade semelhante para o cultivo de algas, mas ao estudar os processos físicos que ocorrem dentro das células individuais, fica claro que eles são diferentes. Essa distinção pode ajudar na conservação de ambientes aquáticos, uma vez que as algas podem atuar como sentinelas, indicando a presença de contaminação e poluição antes que os efeitos se acumulem mais alto na cadeia alimentar.