Algas

Biotecnologia Genética: Marcadores de Amplo Espectro Molecular para Algas

Colaboração: Dr. John Kyndt – Head-Cientista do Programa de Energia Renovável do MT-Advanced Energy Creations Lab e Dr. Aecio D’Silva, Moura Tecnologies

As algas têm tudo para ser matéria-prima para a produção sustentável de biocombustíveis avançados e produtos químicos verdes. Produção de biocombustíveis avançados e bioprodutos a partir de algas é uma realidade com enorme potencial produtivo.

O cultivo industrial de algas como um importante setor do Aquabusiness permite a produção de vários produtos, incluindo alimentos, fertilizantes, algal-químicos, suplementos nutritivos, rações animal, produtos farmacêuticos e bio-combustíveis aquícolas.

Na realidade o potencial aquabusiness do cultivo de algas para obtenção de tudo que consiguimos hoje com petróleo, está cada vez mais presente no nosso dia-a-dia.

Contudo, um grande desafio enfrentado por todos que implementam  Aquabusiness com a atividade do cultivo de algas é o controle de contaminação e invasão por outras espécies como bactérias, vírus e predadores, mas muitas vezes a mais “silenciosa”  invasora são outras algas que são similares as espécies cultivadas, mas não tem as características desejadas e selecionadas.

Valiosos volume de recursos e tempo são gastos na seleção de espécies e linhagens de algas visando a otimização de produção quer se trate de óleo (biocombustíveis) , enzimas, suplementos nutritivos, alimentos, rações (gado, peixes), etc.
 

Tanque Oval de Cultivo de Algas(clique para ampliar)

Os que cultivam algas para um produto específico terão de admitir que seu pior pesadelo é acordar no dia seguinte e descobrir que as espécies de algas que estão crescendo em seus tanques ou fotobiorreatores já não são as espécies de alta produção que foram estocadas originalmente.

Há mais de 6.000 espécies de microalgas verdes e para um algocultor iniciante não há maneira fácil de distinguir quem é quem. No final das contas, todas se parecem com “algas” verdes.

Mesmo Ficologistas experientes hoje têm que recorrer a tecnologias modernas para identificar as algas com precisão. Observação ao microscópio, muitas vezes sozinha não gera a resolução suficiente para identificar a espécie à parte, nem raças.

Semelhante as impressões digitais (fingerprinting) feitas em pessoas, os cientistas podem realizar fingerprinting do DNA de algas verdes, no entanto, isto consome bastante tempo e requer uma ampla base de conhecimento das impressões digitais do DNA de diferentes algas, que nem sempre está disponível.

Um método mais rápido é o uso de biotecnologia genética chamada reação em cadeia da polimerase (PCR) para amplificar um fragmento específico e único de DNA nas algas e determinar a sua sequência.
 
Tradicionalmente, os fragmentos amplificados são genes que codificam RNA ribossômico (rRNA). Esses fragmentos são encontrados em todas as algas verdes e outros organismos como os seres humanos.

Embora o uso de rRNA tem sido identificada como uma ferramenta útil na construção de relações do processo de inteligente design, ele tem algumas limitações com espécies estreitamente relacionadas. Simplesmente não existem diferenças suficientes para separar as algas verdes a parte.

No MT-AEC-Labs estamos focando alguns dos nossos esforços no desenvolvimento de uma plataforma dos chamados “marcadores genéticos de amplo espectro molecular” que podem ser usados para identificar fragmentos genéticos que são específicos para cada alga.

Isso vai além do uso de rRNA tradicional e se expande para incluir cuidadosamente identificado “o  design incremental” das proteínas.

Essas proteínas são ubíquas (= existem em todas as espécies) e há um elevado grau de redundância funcional na sequência da proteína (= você pode distingui-las para e em cada espécie), o que as tornam ideais para identificar precisamente diferentes espécies e linhagens além de muitos outros indicadores genéticos.

Cultivando Algas em Nossos Laboratórios (clique para ampliar)

Nosso principal objetivo é compilar estes marcadores previamente identificados em uma inovadora matriz-plataforma apoiada pelos nossos avançados sistemas de bioinformática.

 Isto vai permitir-nos realizar rápido e eficiente alto volumes de triagens ( identificação) de amostras de algas de várias fontes e origens (por exemplo, laboratório, PBRs e lagoas abertas).
 
 
No caso de algas, isso permitirá que os produtores que vão fazer parceiras conosco possam identificar suas espécies rapidamente numa base de rotina e, portanto, terem a capacidade de intervenção precoce, se a contaminação ocorrer.

A intervenção precoce ou preventiva pode poupar quantias significativas de dinheiro maximizando rendimentos como tem sido demonstrado em outras doenças e em agricultura de larga escala.
 
Na realidade, o monitoramento rotineiro e preciso de que espécie de algas estamos produzindo baseados em “marcadores genéticos de amplo espectro molecular” criará paz de espírito juntos aos algocultores permitindo que os mesmos possam dormir e acordar em paz e o mais importante, pouparem tempo e dinheiro o que não machuca ninguém.

Mais esta tecnologia nao é exclusiva para algas. Em essência esta biotecnologia genética ou procedimento pode ser repetido e aplicado a qualquer espécie vegetal ou animal.

Uma vez que um sistema de análise robusta é desenvolvida, a matriz (array) composta de marcadores moleculares pode realizar a triagem e identificação precisa. Exemplos podem ser a determinação de linhagens e origens de rebanhos bovinos, ou variações de doenças (patógenos) e suas variações nos seres humanos e animais.

Próximo Artigo sobre Algas

No próximo artigo vamos analisar o potencial e resultados obtidos até agora com o uso de resíduos (cake) de algas (após a extração de óleo) para produção de ração animal (gado de corte, leite, peixes) de alto teor proteíco.

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