Pigmento de camuflagem dos polvos é produzido em larga escala por bactéria em técnica inédita da UC San Diego

Lead — Uma equipe da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveu um procedimento biotecnológico que faz uma bactéria fabricar xantomatina, pigmento responsável pela notável camuflagem de polvos, lulas e chocos, em quantidade até mil vezes superior às práticas de laboratório usuais. O avanço, descrito em periódico científico internacional, interessa a setores que vão da defesa nacional a cosméticos, pois possibilita incorporar o composto em revestimentos, dispositivos fotônicos, corantes e filtros solares, reduzindo dependência de insumos derivados de petróleo.

Quem: pesquisadores da UC San Diego

O trabalho foi conduzido por cientistas ligados ao departamento de química marinha do campus californiano. A autoria sênior cabe ao químico Bradley Moore, e a primeira autoria fica com a pesquisadora Leah Bushin. A equipe recebeu apoio financeiro de quatro instituições: Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos, Escritório de Pesquisa Naval, Fundação Nacional de Ciência Suíça e Fundação Novo Nordisk.

O quê: produção massiva de xantomatina em microrganismo

Xantomatina é um pigmento natural presente em cefalópodes. Ele atua como peça central dos mecanismos biológicos que permitem a esses animais ajustar a coloração da pele e escapar de predadores ou surpreender presas. Até agora, a obtenção laboratorial do composto enfrentava dois gargalos: extração limitada diretamente dos animais e sínteses químicas de baixo rendimento. O grupo californiano resolveu o problema ao inserir a rota metabólica do pigmento em uma bactéria e vincular a sobrevivência celular à produção do composto, criando um ciclo de retroalimentação batizado de biossíntese acoplada ao crescimento.

Quando e onde: pesquisa realizada no laboratório da universidade

Os experimentos ocorreram nas instalações de biotecnologia da UC San Diego, nos Estados Unidos. Embora a data exata dos ensaios não seja divulgada, o relato completo foi aceito por revista de circulação global na área de biotecnologia, o que indica conclusão recente e validação por revisão de pares.

Como: estratégia que conecta metabolismo bacteriano à síntese do pigmento

Em tentativas convencionais de engenharia metabólica, inserir genes estranhos numa bactéria costuma gerar sobrecarga bioquímica: o microrganismo direciona energia para processos adicionais e, em resposta, reduz ou interrompe a atividade. Para evitar esse bloqueio, os cientistas acoplaram diretamente a existência da célula à fabricação da xantomatina. Dessa forma, apenas os indivíduos capazes de sintetizar o pigmento permanecem viáveis, criando pressão evolutiva a favor de linhas de produção eficientes.

A abordagem diferencia-se de rotinas biotecnológicas comuns, que dependem de ajustes sucessivos de promotores genéticos ou de alimentações controladas em biorreatores. No caso descrito, o feedback é intrínseco: a rota biossintética sustenta processos vitais, e a própria população bacteriana seleciona os clones mais produtivos.

Por quê: superar limitações de extração e síntese química

A extração direta de xantomatina de polvos ou lulas não escala para volumes industriais. Além disso, métodos químicos tradicionais demandam etapas complexas, reagentes onerosos e rendimentos baixos. Associar a produção a um organismo unicelular, replicável em tanques de fermentação, soluciona ambas as questões: amplia a disponibilidade de matéria-prima e reduz custos, afastando setores industriais de dependências fósseis.

Ganho de escala: até 1.000 vezes mais pigmento

Segundo os autores, a nova rota gera material em quantidade que chega a três ordens de magnitude acima dos rendimentos anteriores. Esse salto decorre da combinação entre automação laboratorial, integração de dados experimentais e desenho computacional de vias metabólicas. O resultado prático é a obtenção de lotes suficientemente grandes para testes de aplicação em diferentes mercados.

Cenário de aplicações potenciais

A alta demanda por soluções visuais adaptativas faz do pigmento um alvo de múltiplos setores:

Defesa: o Departamento de Defesa dos Estados Unidos investiga a incorporação do composto em sistemas que imitem a camuflagem natural dos cefalópodes, podendo resultar em revestimentos de veículos ou tecidos táticos que mudam de cor.

Cosméticos: empresas interessam-se no uso da xantomatina como agente de proteção ultravioleta em protetores solares de origem natural, alternativa a filtros sintéticos.

Pinturas e revestimentos domésticos: a possibilidade de tintas responsivas, capazes de alterar tonalidade conforme iluminação ou temperatura, passa a ser viável com oferta constante do pigmento.

Dispositivos fotoeletrônicos e sensores ambientais: a pigmentação dinâmica pode servir a telas flexíveis, indicadores visuais de poluição ou revestimentos térmicos que otimizem absorção de calor.

Processo de pesquisa detalhado

No estágio inicial, os cientistas identificaram a sequência genética responsável pela síntese natural do pigmento nos cefalópodes. Em seguida, transferiram essa informação para o genoma de uma bactéria modelo. A etapa decisiva foi estabelecer o já mencionado elo entre viabilidade celular e fluxo metabólico da xantomatina. Ao fazer isso, qualquer mutação que aumentasse a produção conferia vantagem imediata de crescimento, produzindo um ciclo virtuoso de otimização espontânea.

A produção resultante foi monitorada por sistemas de automação avançada que recolhem dados sobre densidade celular, consumo de nutrientes e acúmulo de pigmento. Esses parâmetros alimentaram algoritmos que refinaram o desenho metabólico em iterações sucessivas. Em poucas gerações bacterianas, os rendimentos superaram em até mil vezes os valores iniciais, ultrapassando largamente as técnicas clássicas.

Relevância para sustentabilidade

Materiais pigmentários costumam derivar de petróleo ou requerer rotas petroquímicas em alguma etapa. Ao demonstrar que um composto funcional pode surgir de um microrganismo, abastecido por fontes de carbono renováveis, o estudo reforça a transição para cadeias produtivas menos dependentes de combustíveis fósseis. Além disso, a metodologia é aplicável a outras moléculas de interesse industrial, oferecendo um paradigma escalável de química verde.

Parcerias e financiadores

O respaldo financeiro múltiplo indica alinhamento entre agências governamentais, fundações de pesquisa e indústria. Institutos Nacionais de Saúde priorizam inovação com impacto biomédico, enquanto o Escritório de Pesquisa Naval vê potencial estratégico. Já as duas fundações apoiadoras endossam iniciativas de biotecnologia com foco em sustentabilidade e novos materiais.

Próximos passos indicados pelos autores

Os pesquisadores enfatizam que a conquista representa apenas o início de uma linha de investigação mais ampla. Há planos para transferir a plataforma de biossíntese a biorreatores de escala piloto, validar a estabilidade da produção em lotes prolongados e, finalmente, negociar acordos de licenciamento com empresas interessadas em aplicações específicas. Cada setor terá de cumprir suas próprias normas de segurança e desempenho, mas a disponibilidade do pigmento em larga escala remove o principal obstáculo inicial.

Com a técnica de biossíntese acoplada ao crescimento, a UC San Diego fornece um exemplo de como a biologia sintética pode transformar compostos raros em recursos industriais abundantes, ao mesmo tempo em que ilumina processos naturais que tornam a camuflagem dos cefalópodes um fenômeno tão impressionante.