Pesquisadores da Universidade de Michigan identificaram agora o organismo responsável pela produção dessas toxinas. Seu trabalho destaca uma espécie específica de cianobactéria, chamada Dolichospermum, como a fonte do problema.

As florescências de algas nocivas, ou HABs, podem incluir diversas espécies de cianobactérias, cada uma capaz de produzir diferentes toxinas. Identificar qual espécie produz qual toxina é crucial para o monitoramento, previsão e gerenciamento de eventos de florescência.

Rastreando a Fonte de Microcistina e Saxitoxina

Uma grande florescência em 2014 gerou a toxina microcistina e representou uma séria ameaça para o abastecimento de água potável de Toledo. Anteriormente, em 2007, cientistas detectaram indícios de uma toxina extremamente potente chamada saxitoxina no Lago Erie, embora sua origem biológica permanecesse desconhecida. As saxitoxinas pertencem a um grupo de neurotoxinas intimamente relacionadas, consideradas entre as toxinas naturais mais poderosas.

“A principal vantagem de saber qual organismo produz a toxina é que isso nos ajuda a entender as condições que favorecem a produção de toxinas — ou seja, quais situações tornam esses organismos bem-sucedidos,” afirmou Gregory Dick, professor de ciências da terra e ambientais e de meio ambiente e sustentabilidade. “Essas informações podem ajudar a orientar políticas e gestão, embora ainda estejamos afastados de alcançar isso neste caso.”

Usando Sequenciamento de DNA para Identificar o Produtor de Toxinas

Para identificar qual organismo era responsável pela saxitoxina, a equipe da U-M coletou amostras diretamente de HABs à medida que surgiam no lago. O autor principal, Paul Den Uyl, utilizou o sequenciamento “shotgun”, uma técnica que lê todo o DNA presente em uma amostra de água. Com essas sequências, ele reconstruiu um genoma completo e, em seguida, buscou nesse genoma os genes envolvidos na produção de saxitoxina.

A análise revelou várias cepas de Dolichospermum habitando o Lago Erie. Contudo, apenas algumas cepas tinham a capacidade de produzir saxitoxina. Embora a razão para essa diferença ainda não esteja clara, os pesquisadores começaram a investigar as condições ambientais que podem influenciar a produção de toxinas.

Pistas Ambientais em Temperatura e Níveis de Nutrientes

A equipe coletou amostras de múltiplos locais ao longo do Lago Erie durante o ano e mediu a quantidade do gene relacionado à saxitoxina em cada amostra. Eles frequentemente detectaram níveis mais altos desse gene em águas mais quentes.

“Isso é interessante porque sabemos que os lagos estão mudando devido às mudanças climáticas,” disse Den Uyl, um cientista do Instituto Cooperativo para Pesquisa dos Grandes Lagos da U-M, ou CIGLR. “Com o aquecimento dos lagos, uma das grandes questões é como isso vai alterar as comunidades biológicas, incluindo as florescências cianobactérias nocivas.”

Eles também notaram que o gene associado à saxitoxina era menos comum em áreas com níveis elevados de amônio. A equipe suspeita que esse padrão possa estar relacionado a uma característica distinta de Dolichospermum: a presença de um gene que sugere que ele pode utilizar nitrogênio na forma de dinitrogênio, um gás atmosférico abundante. Segundo Dick, apenas um número limitado de organismos consegue utilizar nitrogênio nessa forma, dando a Dolichospermum uma vantagem competitiva sob certas condições.

“Uma das coisas interessantes sobre ter o genoma completo é que você pode ver tudo o que o organismo pode fazer, pelo menos teoricamente,” disse Dick, que também é diretor do CIGLR. “Você possui o plano completo do que o organismo pode realizar, e realmente observamos a capacidade de obter nitrogênio fixo da água. A habilidade de obtê-lo na forma de dinitrogênio gasoso é uma espécie de superpoder. Não são muitos organismos que conseguem fazer isso, e isso torna-os mais competitivos nessas condições.”

Monitorando Riscos a Longo Prazo em um Lago em Mudança

De acordo com os pesquisadores, eles monitoraram a saxitoxina no lago por nove anos, mas esse período é muito curto para determinar se os níveis de toxina irão aumentar com o aquecimento contínuo do clima.

“Mas agora que sabemos quem a produz, acho que podemos observar melhor esses organismos e também avaliar diretamente a abundância dos genes ao longo do tempo,” disse Dick. “Pretendemos continuar monitorando a abundância desse organismo, mas ainda é cedo para afirmar se ele está se tornando mais abundante. É apenas uma correlação, mas essa relação com a temperatura é preocupante.”

O estudo deles foi publicado na revista Environmental Science & Technology.