Nova espécie de microalga verde é identificada no interior de São Paulo

Descoberta resultou na reclassificação filogenética das microalgas do gênero Nephrocytium. Trabalho foi publicado na revista Taxon

Janaína Simões | Agência FAPESP – Um grupo liderado por pesquisadoras do Laboratório de Ficologia da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) descobriu uma nova espécie de microalga verde em um reservatório localizado no interior do Estado de São Paulo. A descoberta resultou também no reposicionamento das microalgas do gênero Nephrocytium em uma ordem de outra classe taxonômica e descreveu uma nova família para elas – processo que os cientistas chamam de reclassificação filogenética.

As microalgas verdes são encontradas em água doce e, junto com as de água salgada, são responsáveis pela produção de mais de 80% do oxigênio presente na atmosfera. São consideradas produtores primários e, portanto, formam a base da cadeia alimentar do ambiente aquático. Além disso, apresentam grande potencial de aplicação comercial, como na produção de biodiesel.

A nova espécie de microalga verde foi encontrada no lago de um pesqueiro chamado Muritiba, cuja nascente fica próxima à cidade de Tupã. Ela foi isolada em 2014 e estava na Coleção de Culturas de Microalgas de Água Doce da Universidade Federal de São Carlos (CCMA-UFSCar), que começou a ser montada em 1977 pelo professor Armando Augusto Henriques Vieira, no início de sua carreira como docente do Departamento de Botânica da UFSCar. Trata-se de um dos maiores e mais antigos bancos de microalgas de água doce do mundo, com cerca de 800 cepas depositadas e preservadas para estudos que possam levar, entre outras coisas, ao aproveitamento comercial.

A microalga descoberta levou o nome de Nephrocytium vieirae, em homenagem a Vieira, que se aposentou e agora é professor sênior da universidade. A pesquisa que a identificou foi apoiada pela FAPESP por meio de diversos projetos (11/50054-4, 12/19520-1, 13/17457-3, 13/18083-0 e 16/07089-5), que permitiram à equipe de pesquisadores coletar amostras de mais de 300 pontos situados em reservatórios, charcos, lagoas e outros locais, cobrindo todas as 22 regiões hidrográficas do Estado, entre outras ações.

Após a coleta, feita por vários grupos de cientistas sob a orientação de Vieira, os pesquisadores fizeram o isolamento do material in vivo e sua identificação morfológica, na qual se observa seu formato. Foi durante esse procedimento que uma alga foi isolada e identificada como um morfotipo similar à Nephrocytium. Morfotipos são indivíduos com variações morfológicas pertencentes à mesma espécie.

Inessa Lacativa Bagatini, que hoje é professora do Departamento de Botânica da UFSCar, na época fazia pós-doutorado com Vieira. Ela limpou a cepa de microalga, retirando contaminantes como fungos e bactérias, e sequenciou um marcador molecular.

Para o sequenciamento, uma pequena quantidade de biomassa é produzida para extrair o DNA, que é submetido ao PCR (reação de polimerase em cadeia) para amplificação dos marcadores moleculares de interesse que são, então, sequenciados. Embora o marcador em questão posicionasse a cepa junto ao gênero Nephrocytium, ele indicava a possibilidade de ser de outra espécie.

No mesmo período, Thaís Garcia da Silva, primeira autora do estudo, estava estudando diferentes morfotipos de algas em seu doutorado. Ela sequenciou outros marcadores do grupo, fez a microscopia óptica para analisar a forma e submeteu a amostra da microalga à microscopia eletrônica de transmissão (técnica que permite cortar as células e visualizar as organelas) e de varredura (para ver a superfície celular). A microscopia eletrônica contou com o auxílio da pesquisadora Naiara Carolina Pereira Archanjo, também do Departamento de Botânica da UFSCar, que realizava seu doutorado na época.

Silva e Bagatini contaram ainda com a colaboração da pesquisadora Lenka Štenclová, da University of South Bohemia (República Checa), para obtenção de marcadores moleculares de uma espécie de Nephrocytium não disponível na CCMA-UFSCar. A junção de todos esses dados permitiu confirmar que a sequência de DNA obtida para a cepa isolada era diferente da sequência de outras espécies já descritas. “Em diversas situações, a morfologia das microalgas é muito parecida, então só com o uso de marcadores moleculares é possível definir se temos uma nova espécie ou não, como ocorreu nessa pesquisa”, explica Silva.

A etapa seguinte foi montar a árvore filogenética para a Nephrocytium vieirae. A filogenia conta a história evolutiva de uma espécie, organizando os seres pelas categorias taxonômicas hierárquicas, como reino, filo, classe, ordem, família, gênero e espécie. Utiliza-se a árvore filogenética para representar essa história, lembrando muito as árvores genealógicas que mostram as descendências familiares.

“Quando fomos montar a árvore filogenética, verificamos que o gênero ao qual ela pertencia estava em outra classe, como vinha sendo sugerido em estudos recentes”, conta Silva. Nessa etapa da pesquisa, a microalga em estudo foi comparada com microalgas de todas as famílias presentes na ordem Sphaeropleales, onde ela está alocada, e foi feita uma revisão de todos os artigos científicos que citavam ocorrências do gênero Nephrocytium.

Reclassificação filogenética

Com a descoberta da nova espécie e o trabalho de classificá-la corretamente na classe, ordem e família, as pesquisadoras notaram características diversas que não permitiam manter microalgas do gênero Nephrocytium na classe Trebouxiophyceae, na ordem das Chlorellales e na família das Oocystaceae, como constava na literatura científica. Com base nos dados obtidos das diversas análises que fizeram, propuseram a criação de uma nova família, a Nephrocytiaceae, que passou a pertencer à classe Chlorophyceae e à ordem das Sphaeropleales.

As descobertas foram detalhadas em artigo publicado na revista Taxon, da Associação Internacional de Taxonomia de Plantas (IAPT). Além de Silva, principal autora, e Bagatini, assinam o texto Lenka Štenclová e Naiara Archanjo.

Segundo descrevem no trabalho, as microalgas da família Nephrocytiaceae, como a recém-descoberta Nephrocytium vieirae, podem ser distinguidas de outras linhagens de organismos classificados na ordem Sphaeropleales pela combinação de traços morfológicos característicos, por apresentarem superfície celular lisa, reprodução assexuada por liberação de autósporos, diferenças na ultraestrutura (estrutura detalhada observada por microscopia eletrônica) e pelos dados moleculares. Essas características corroboraram a reclassificação filogenética e permitiram a descrição de uma nova família.

Outros registros da nova espécie

A partir da publicação dos resultados, será possível que pesquisadores do Brasil e de outros países utilizem os marcadores moleculares aplicados nesse estudo para verificar se a espécie que encontraram é a Nephrocytium vieirae. “A morfologia da espécie Nephrocytium lunatum é muito parecida com a recém-descoberta em Tupã. Se alguém coletou uma Nephrocytium e não fez a análise filogenética molecular, muito provavelmente afirmou que é uma Nephrocytium lunatum. Com a divulgação dos nossos resultados, mostrando que temos hoje esse marcador de referência, talvez seja possível encontrar microalgas dessa nova espécie em outros países onde tenham aplicado o sequenciamento massivo”, comenta Bagatini.

O sequenciamento massivo é uma das duas formas de se fazer estudos de microalgas. Nele, coletam-se várias amostras, sequenciam-se todas de uma vez, sem observar a morfologia, e compara-se o resultado com o sequenciamento de outros organismos em bancos de dados. “Caso não se encontre correspondência, coloca-se o gênero ou grupo taxonômico mais próximo”, explica Bagatini. A outra forma é coletar e fazer a análise morfológica e molecular de cada organismo.

Ter uma classificação correta é essencial não só para os pesquisadores continuarem seus estudos, mas para a indústria e aplicações biotecnológicas como um todo. “Se você está estudando uma espécie para produzir um remédio para câncer, por exemplo, e quer estudar outras que possam produzir um pouco mais daquele composto, vai procurar uma espécie que seja filogeneticamente próxima”, exemplifica Bagatini. Segundo ela, se a classificação taxonômica não está correta, serão grandes as chances de selecionar organismos que não apresentam as características desejadas.

A coleção de microalgas da UFSCar

A nova microalga integra um banco formado a partir de um trabalho que começou com o mar. Em 1970, Armando Augusto Henriques Vieira era um estudante de graduação em biologia na Universidade de São Paulo (USP) e iniciou um estágio no Instituto Oceanográfico (IO-USP), trabalhando na organização de um banco de fitoplâncton marinho. Ali aprendeu a isolar as microalgas marinhas e conseguiu montar um banco de cerca de cem cepas. Trabalhou no IO-USP até 1977, quando foi para São Carlos.

Na UFSCar, começou a trabalhar com um banco de microalgas de água doce, tema de estudo que ele adotou depois de uma aula sobre esses organismos ainda na graduação. Inicialmente, o banco da UFSCar começou com coletas nas redondezas da universidade, expandindo para outras áreas do Estado quando Vieira conseguiu mais financiamento para pesquisa. “Conseguimos melhorar a qualidade do banco ao longo do tempo e, há cerca de quatro anos, implementamos um sistema de criogenia, no qual conservamos as microalgas congeladas em nitrogênio líquido”, conta.

O banco de microalgas já ofereceu organismos para diversos usos: para pesquisas sobre biodiesel, realização de testes de sistemas de tratamento de águas de piscinas, para projetos de pesquisa de diversas instituições do país, para alunos com projetos de mestrado, doutorado e até para projetos de estudantes do ensino médio. “A demanda sempre foi pequena, mas cresceu nos últimos anos, por conta dos potenciais de uso”, aponta.

Com a aposentadoria, Vieira passou a curadoria do banco de microalgas para a professora Inessa Lacativa Bagatini. “Mas continuei ajudando o pessoal e pretendo retornar e manter meu apoio quando a pandemia permitir”, diz ele. “Há muito material coletado no banco para ser estudado ainda”, acrescenta.

E sobre a homenagem, tendo seu nome batizando uma microalga? “Fiquei lisonjeado, agradeço a elas”, resume, timidamente o pesquisador, que não pôde assinar o artigo, apesar de ter sido o supervisor da equipe, dado que seria homenageado. “Eu tive sorte, tive alunos muito bons, que hoje estão trabalhando aqui e no exterior”, finaliza.

O artigo Revised phylogenetic position of Nephrocytium Nägeli (Sphaeropleales, Chlorophyceae), with the description of Nephrocytiaceae fam. nov. and Nephrocytium vieirae sp. nov pode ser lido em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/tax.12560.