O potho modificado ivy. (Crédito: Mark Stone / U. Washington)

Pesquisadores modificaram geneticamente uma planta de casa comum - pothos ivy - para remover o clorofórmio e o benzeno do ar ao redor.

Nós gostamos de manter o ar em nossas casas o mais limpo possível, e às vezes usamos filtros de ar HEPA para evitar a entrada de alérgenos e partículas de poeira. Mas alguns compostos perigosos são pequenos demais para que esses filtros sejam capturados.

Pequenas moléculas como o clorofórmio, presente em pequenas quantidades em água clorada, ou benzeno, que é um componente da gasolina, se acumulam em nossas casas quando tomamos banho ou fervemos água, ou quando armazenamos carros ou cortadores de grama em garagens anexas. Tanto a exposição ao benzeno como o clorofórmio foram associados ao câncer.

As plantas modificadas expressam uma proteína, chamada 2E1, que transforma esses compostos em moléculas que as plantas podem usar para sustentar seu próprio crescimento.

"As pessoas realmente não têm falado sobre esses compostos orgânicos perigosos nas residências, e acho que é porque não pudemos fazer nada sobre eles", diz o autor sênior Stuart Strand, professor de pesquisa no departamento de engenharia civil e ambiental a Universidade de Washington. "Agora nós projetamos plantas de casa para remover esses poluentes para nós."

Um 'fígado verde' fora do corpo

A equipe decidiu usar uma proteína chamada citocromo P450 2E1, ou 2E1, que está presente em todos os mamíferos, incluindo humanos. Em nossos corpos, o 2E1 transforma o benzeno em uma substância química chamada fenol e clorofórmio em íons de dióxido de carbono e cloreto. Mas o 2E1 está localizado nos nossos fígados e está ligado quando bebemos álcool. Portanto, não está disponível para nos ajudar a processar poluentes no ar.

"Nós decidimos que deveria ter essa reação ocorrer fora do corpo em uma planta, um exemplo do conceito de 'fígado verde'", diz Strand. “E o 2E1 também pode ser benéfico para a planta. As plantas usam dióxido de carbono e íons cloreto para fazer sua comida, e usam fenol para ajudar a construir componentes de suas paredes celulares. ”

Os pesquisadores fizeram uma versão sintética do gene que serve como instruções para fazer a forma de coelho de 2E1. Em seguida, introduziram-na em pothos hera, de modo que cada célula da planta expressou a proteína. A hera de pothos não floresce em climas temperados, então as plantas geneticamente modificadas não serão capazes de se espalhar através do pólen.

"Todo este processo levou mais de dois anos", diz o autor Long Zhang, pesquisador do departamento de engenharia civil e ambiental. “Isso é muito tempo, comparado a outras plantas de laboratório, o que pode levar apenas alguns meses. Mas nós queríamos fazer isso em pothos porque é uma planta de casa robusta que cresce bem sob todos os tipos de condições ”.

Execução de teste

Os pesquisadores então testaram quão bem suas plantas modificadas poderiam remover os poluentes do ar em comparação com a hera normal. Eles colocaram os dois tipos de plantas em tubos de vidro e depois adicionaram benzeno ou clorofórmio em cada tubo. Em mais de 11 dias, a equipe rastreou como a concentração de cada poluente mudava em cada tubo.

Para as plantas não modificadas, a concentração de ambos os gases não mudou com o tempo. Mas para as plantas modificadas, a concentração de clorofórmio caiu em 82 por cento após três dias, e foi quase indetectável no sexto dia. A concentração de benzeno também diminuiu nos frascos de plantas modificadas, mas mais lentamente: no oitavo dia, a concentração de benzeno caiu cerca de 75 por cento.

A fim de detectar essas mudanças nos níveis de poluentes, os pesquisadores usaram concentrações muito mais altas de poluentes do que as encontradas nos lares. Mas a equipe espera que os níveis das casas caiam de maneira similar, se não mais rápida, no mesmo período de tempo.

As plantas em casa também precisariam estar dentro de um recinto com algo para mover o ar além das folhas, como um ventilador, diz Strand.

"Se você tivesse uma planta crescendo no canto de uma sala, isso teria algum efeito naquela sala", diz ele. “Mas sem o fluxo de ar, levará muito tempo para uma molécula do outro lado da casa alcançar a planta.”

A equipe está trabalhando atualmente para aumentar as capacidades das plantas, adicionando uma proteína que pode quebrar outra molécula perigosa encontrada no ar doméstico: o formaldeído, que está presente em alguns produtos de madeira, como pisos laminados e armários, e fumaça de tabaco.

Long Zhang coloca uma planta em um tubo de vidro para testar sua capacidade de decompor o benzeno ou o clorofórmio. (Crédito: Mark Stone / U. Washington)

"Estes são todos compostos estáveis, por isso é muito difícil se livrar deles", diz Strand. “Sem proteínas para quebrar essas moléculas, teríamos que usar processos de alta energia para fazer isso. É muito mais simples e sustentável colocar essas proteínas juntas em uma planta de casa ”.

A National Science Foundation, a Amazon Catalyst na UW e o National Institute of Environmental Health Sciences financiaram a pesquisa.

A pesquisa aparece em Ciência e Tecnologia Ambiental.

Fonte: Universidade de Washington

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