Rumo a algas limpas - o potencial do eDNA para prever a bioincrustação

Liderado pela Dra. Sofie Spatharis, o objetivo do projeto é criar um sistema de alerta antecipado para o início de eventos de bioincrustação, de modo que estratégias de gerenciamento adequadas possam ser implementadas em fazendas de algas marinhas, enquanto ela também está estudando o uso da ferramenta para detectar ameaças planctônicas às fazendas de salmão.

Pode descrever brevemente os objetivos do uso do eDNA pelo seu projeto como uma ferramenta para evitar a bioincrustação em algas marinhas?

A aquicultura de algas marinhas é praticada principalmente na Ásia até o momento, mas atualmente também está se expandindo ao longo da costa do Reino Unido. A produção é limitada nesses locais do Reino Unido; um dos motivos é que outros organismos - geralmente outras espécies de algas ou invertebrados - podem se estabelecer e crescer nas algas cultivadas, um processo conhecido como biofouling.

Alguns animais bioincrustantes podem ser difíceis ou impossíveis de remover durante o processamento, e alguns [como pequenos crustáceos] também podem causar alergias aos consumidores. Se os agricultores não conseguirem colher sua safra antes que esses organismos se estabeleçam, ela poderá não ser adequada para a fabricação de determinados produtos alimentícios e nutricionais. Esses problemas levam à redução do valor do produto, ao aumento dos custos de processamento e a possíveis problemas de saúde pública. Dessa forma, a produção de algas de grau alimentício em fazendas de algas marinhas no Reino Unido pode ser limitada. Portanto, nosso projeto de algas marinhas tem como objetivo encontrar uma solução para esse problema.

Atualmente, há alguma ferramenta amplamente acessível para ajudar os produtores de algas marinhas a evitar a bioincrustação?

Não que eu saiba, mas talvez em outras áreas do mundo, onde a aquicultura de algas marinhas é muito mais ampla, eles tenham conseguido identificar, por meio da experiência, maneiras de evitá-la. Isso poderia ser feito por meio do cronograma [dos ciclos de produção] e da seleção de espécies tolerantes e locais menos sujeitos ao assentamento de espécies bioincrustantes, já que elas se assentam do plâncton no estágio de larva ou esporo. Em locais onde a aquicultura de algas marinhas ocorre há centenas de anos, é possível que eles tenham identificado maneiras de minimizar a bioincrustação. É aí que entra a nossa pesquisa: estamos tentando encontrar as melhores janelas de oportunidade; as melhores espécies para cultivar; os melhores locais para os agricultores minimizarem esses problemas.

Como você está testando o uso do eDNA como uma ferramenta para evitar a bioincrustação de algas cultivadas?

Estamos colaborando com a Kelpcrofting, uma startup escocesa de cultivo de algas marinhas, e acompanhamos todo o período de produção - desde o momento da semeadura até o momento da colheita. Estamos monitorando o crescimento das algas e das espécies bioincrustantes, bem como a ocorrência dos organismos bioincrustantes no plâncton em amostras de água para podermos ver o intervalo de tempo entre a presença dos organismos no plâncton e o momento em que eles começam a infestar e causar problemas às algas. Usamos observações visuais, juntamente com a análise de eDNA, pois alguns desses estágios planctônicos de organismos bioincrustantes não são detectáveis com o uso de um microscópio, portanto, ter uma maneira molecular de identificá-los seria uma excelente solução para o problema, pois nos informaria quando eles aparecessem e quando começassem a causar problemas

Pode descrever brevemente sua pesquisa sobre o uso do eDNA na detecção de ameaças planctônicas às fazendas de peixes?

Esta pesquisa está sendo liderada pelo meu colega, Dr. Martin Llewellyn, e tem como objetivo usar o eDNA para identificar patógenos que representam uma ameaça, não apenas para o salmão de viveiro, mas também para outros peixes, crustáceos ou algas cultivados. Novamente, há muitos agentes planctônicos que podem se instalar nas brânquias dos peixes e ser prejudiciais a elas. Ou, se absorvidos por moluscos, podem causar sintomas tóxicos aos consumidores.

Todos esses fatores criam problemas de [aumento da] mortalidade, questões de saúde pública, redução do valor do produto e, em geral, não ajudam na viabilidade desses setores. Com o uso do eDNA, estamos tentando identificar a presença desses organismos no plâncton e identificar intervalos de tempo [entre o aparecimento do organismo e o início dos efeitos nocivos]. Se conseguirmos desenvolver marcadores específicos para identificar molecularmente esses organismos que causam grandes problemas e incorporá-los a um dispositivo baseado em papel de filtro, teremos basicamente um sistema de alerta precoce em que os próprios agricultores poderão mergulhar esse dispositivo na água e verificar se essas ameaças estão presentes. O dispositivo conteria os marcadores moleculares de uma determinada espécie planctônica e detectaria a presença ou ausência quando mergulhado em uma amostra. Estamos executando esse projeto em colaboração com a Escola de Engenharia da universidade.

Existem várias ameaças planctônicas à aquicultura, o dispositivo será capaz de testar vários patógenos?

O dispositivo será específico para uma espécie, mas o objetivo é ter vários dispositivos específicos para diferentes espécies [a diatomácea Pseudo-nitzschia, por exemplo, que libera toxinas responsáveis pelo envenenamento amnésico de moluscos; ou Paramoeba perurans - o patógeno responsável pela doença das brânquias amebianas (AGD) em salmonídeos de criação].

A análise de eDNA pode ser cara, portanto, seu dispositivo aumentará a acessibilidade a ferramentas preditivas para pequenas startups e fazendas?

Sim, como o dispositivo testa um organismo de cada vez, o custo é reduzido. Além disso, as amostras não precisam ser enviadas para fora [o dispositivo será usado in-situ], e você não precisa pagar pelos custos de sequenciamento, mas é claro que isso é menos vantajoso, pois pode haver outras espécies presentes que não seriam testadas. Entretanto, podemos testar as espécies mais dominantes e problemáticas em cada local, de modo que cada local poderia escolher sua própria [espécie-alvo], esse é o plano de longo prazo.

Vocês têm um modelo funcional do dispositivo?

Não temos um modelo funcional no momento, pois estamos tentando alinhar nossa abordagem de eDNA com os dados morfológicos reais, e é nesse ponto que estamos no momento. No entanto, o desenvolvimento de um modelo funcional é o plano para depois desse estágio, sendo a comercialização do dispositivo uma meta de longo prazo, mas é impossível especular quando isso ocorrerá.

O eDNA nem sempre é 100% preciso, e há um grau de incerteza em seus resultados. Existe alguma maneira de abordar essa incerteza para o uso do dispositivo?

Essa é exatamente a nossa preocupação e o que estamos tentando abordar com esse projeto, alinhando nossos resultados de eDNA com as observações morfológicas, pois temos amostras de ambas as fontes durante um longo período de tempo, diariamente, e alinhando essas duas fontes podemos ver se o que está presente no eDNA se alinha com o que identificamos no plâncton usando o microscópio. Se isso não funcionar, primeiro precisaremos melhorar isso e fazer com que eles se alinhem e, em seguida, prosseguir com a abordagem baseada em papel.

Além da pesquisa, você tem alguma opinião pessoal sobre o cultivo de algas marinhas e seu potencial?

Já sabemos que elas podem fazer parte da nutrição humana e de receitas, mas também de muitos outros produtos, como rações para animais, carragenina e alginatos. Acho que até agora não o incorporamos da melhor forma possível em nossa vida cotidiana no Ocidente. Sim, podemos comer sushi ocasionalmente, mas pode ser muito mais do que isso.

Por ser super saboroso e nutritivo, precisamos encontrar formas de incorporá-lo à nossa alimentação, paralelamente à produção, e essas formas precisam ser desenvolvidas em conjunto [com o setor] para torná-lo lucrativo e valer a pena para as startups que estão começando a cultivá-lo agora. No Reino Unido, há atualmente uma falta de financiamento para diferentes tipos de aquicultura, como macroalgas e microalgas. Embora ambos estejam sendo impulsionados em outros lugares, no Reino Unido ainda estamos nos estágios iniciais.