A luz solar permite que as algas verdes façam mais do que apenas realizar a fotossíntese. Algumas algas unicelulares realmente usam luz para ligar e desligar a adesão de seus flagelos às superfícies - um fenômeno descoberto pela primeira vez por físicos do Instituto Göttingen Max Planck de Dinâmica e Auto-Organização. Essas descobertas são particularmente relevantes para o desenvolvimento de biorreatores nos quais as algas servem como matéria-prima renovável para a produção de biocombustíveis.

Na vida cotidiana, as algas verdes tendem a ser más notícias. Com tempo úmido, algas unicelulares microscópicas formam uma camada viscosa nos móveis de jardim e nas paredes das casas; durante verões quentes, eles formam uma espuma na superfície de lagos de jardim e tanques de tratamento de água. Mas as algas verdes também podem ser benéficas. Há anos que as algas são cultivadas em biorreatores, em grandes instalações compostas de tubos de vidro, para produzir biocombustíveis. Contudo, as algas verdes têm uma propriedade que dificulta esse processo:usar fios de cabelo pequenos, conhecido como flagelo, eles aderem às superfícies. Em biorreatores, isso resulta na formação de um biofilme verde nas paredes dos tubos de vidro. Como resultado, menos luz penetra no reator. O biofilme reduz a capacidade de outras algas no reator para realizar a fotossíntese, tornando o biorreator menos eficiente.

Chlamydomonas não grudam na luz vermelha

Uma equipe de pesquisa liderada por Oliver Bäumchen, um físico do Instituto Max Planck de Dinâmica e Auto-Organização em Göttingen, agora fez uma descoberta que pode aumentar a eficiência dos biorreatores. “Em experimentos com algas verdes, descobrimos que as algas são pegajosas e capazes de aderir a superfícies apenas sob certas condições de luz, "Oliver Bäumchen diz.

O cientista tem se concentrado nas propriedades adesivas dos microrganismos há muitos anos. Ele está interessado principalmente em flagelos e nos mecanismos pelos quais essas minúsculas estruturas semelhantes a cabelos podem exercer forças adesivas surpreendentemente fortes. Ele e sua equipe desenvolveram um sensor preciso para medir as forças envolvidas:uma micropipeta de vidro ultrafina que pode aspirar uma única célula de alga verde. Usando a micropipeta, eles medem a força necessária para separar uma célula viva de uma superfície.

Chlamydomonas usa várias proteínas para sentir a luz

Estudante de doutorado de Bäumchen, Christian Kreis, descobriram que a adesão das algas às superfícies pode ser controlada pela luz. Fazendo experiências com a alga verde Chlamydomonas, ele descobriu que exibia consistentemente uma forte força adesiva apenas sob luz branca. Sob luz vermelha, as células não aderiram às superfícies de forma alguma. Há muito se sabe que muitos microrganismos se orientam para a luz e, por exemplo, nadar em direção a uma fonte de luz. Contudo, não se sabia antes que o mecanismo de adesão da alga verde pode ser ligado e desligado com luz.

Kreis investigou a resposta à luz mais de perto e descobriu que a Chlamydomonas adere exclusivamente às superfícies quando exposta à luz azul. A alga usa várias proteínas especiais sensíveis à luz para sentir a luz. "Acreditamos que a adesividade comutável por luz pode ser um produto da evolução, "Christian Kreis diz. Ao contrário do fitoplâncton marinho, esses microrganismos relacionados geralmente vivem em solos úmidos, onde frequentemente encontram superfícies. "Se essas superfícies forem expostas à luz solar, este mecanismo inteligente permite que as algas se agarrem a elas e comecem a realizar a fotossíntese, "explica a pesquisadora.

Algas com fotorreceptores de luz azul modificados podem não formar biofilmes

Esta descoberta não fornece, por si só, uma maneira de evitar a formação de depósitos de algas nas paredes de vidro dos biorreatores. Expor biorreatores à luz vermelha apenas para desligar a adesão não funciona, porque as algas verdes também requerem luz azul para a fotossíntese. Oliver Bäumchen e Christian Kreis estão, portanto, adotando uma abordagem diferente. "Agora nos associamos a microbiologistas que têm grande experiência com algas verdes, "Bäumchen diz." Nós planejamos estudar células nas quais os vários fotorreceptores de luz azul são bloqueados para descobrir quais desses fotorreceptores são de fato responsáveis ​​por desencadear as propriedades adesivas. "Se algas com fotorreceptores de luz azul modificados pudessem ser cultivadas em grandes volumes, podemos ser capazes de usá-los em biorreatores sem o incômodo da formação de biofilmes nas superfícies.

A equipe de pesquisa de Oliver Bäumchen se concentrou na adesão comutável de algas verdes por várias razões:"Geralmente é interessante entender o fenômeno da adesão de superfície. Afinal, as forças de adesão são enormes em relação ao tamanho das células, "Bäumchen diz. Ele também está estudando flagelos porque seu princípio de construção é quase idêntico ao dos cílios no corpo humano, por exemplo, nos pulmões.

Christian Kreis também está preocupado com as formas de prevenir a formação de biofilmes de algas. Ele está investigando se a adesão pode ser ligada e desligada por outros gatilhos além da luz, por exemplo, por superfícies com cargas elétricas fracas. "Os biofilmes são problemáticos em muitas aplicações, "diz o pesquisador." Se pudéssemos projetar as superfícies de forma que evitassem que microorganismos aderissem a elas, isso seria uma bênção para muitas aplicações na medicina, biotecnologia e engenharia química. "