O Brasil é o país com maior diversidade de espécies luminescentes no mundo. A emissão de luz fria e visível por seres vivos é observada em organismos que vão de bactérias a peixes, incluindo vaga-lumes e as chamadas larvas “trenzinho”, que emitem luz em duas cores. Entender como a luz é produzida nesses organismos pode iluminar o caminho para o diagnóstico e tratamento de doenças como câncer e infecções bacterianas. As enzimas responsáveis pela bioluminescência – as luciferases, que catalisam a reação que produz a luz nos animais, e as proteínas fluorescentes, que têm a propriedade de mudar a cor da luz – estão sendo aplicadas em biotecnologia e em bioimageamento de processos patológicos.

Dada a importância dos organismos bioluminescentes, sua conservação é prioridade para Vadim Viviani, professor do campus de Sorocaba da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Ele investiga, há mais de dez anos, o mecanismo de funcionamento da bioluminescência e as possibilidades de aplicação como agentes bioanalíticos, bioindicadores e biossensores.

Há dois anos, Viviani coordena o projeto de pesquisa “Vaga-lumes da Mata Atlântica – Biodiversidade e uso como bioindicadores”, apoiado pela FAPESP na modalidade Auxílio a Pesquisa – Regular e realizado no âmbito do programa Biota-FAPESP. “Com os impactos ambientais, a riqueza desses organismos está se perdendo. Para utilizar espécies como o vaga-lume para essas finalidades, é necessário preservá-las, principalmente conservando seus ambientes naturais”, disse à Agência FAPESP.

Nesse estudo, a equipe orientada pelo pesquisador, que também é líder do grupo Bioluminescência e Biofotônica do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), está catalogando a biodiversidade de vaga-lumes na Mata Atlântica do Estado de São Paulo, estudando sua evolução sob o aspecto molecular e avaliando algumas espécies-chave como indicadores ambientais de áreas palustres e ribeirinhas.

A Mata Atlântica é um dos ecossistemas mais ricos em vaga-lumes no mundo. Em um único trecho, em Salesópolis (SP), por exemplo, foram catalogadas 50 espécies. Segundo Viviani, embora o Brasil concentre cerca de 25% das 2 mil espécies descritas, não se aproveita o potencial do vaga-lume como bioindicador de impacto ambiental. Existem espécies que vivem em ambientes palustres (aquáticos). Quando a água está poluída desaparece o caramujo, que é o alimento do vaga-lume, e, com isso, a espécie some. Já em locais em que os cursos de água (brejo) estão preservados, o inseto permanece ou volta. “No Japão, vaga-lumes são muito usados como bioindicadores na recuperação de cursos de água”, comentou.

Tais insetos também são bons modelos para entender o impacto da poluição luminosa. Eles usam seu sinal luminoso para fins de reprodução – é um padrão de comunicação sexual. Quando o nível de iluminação de fundo aumenta, macho e fêmea não conseguem se localizar pelo sinal. De acordo com Viviani, o impacto da poluição luminosa ocorre em diversos organismos, principalmente os noturnos. Pode afetar a relação predador-presa tornando um ou outro mais visível.

Os filhotes de tartarugas marinhas, por exemplo, quando os ovos eclodem, se orientam pela luz das estrelas a caminho do mar. Quando avistam luz da cidade seguem na direção contrária, comprometendo sua sobrevivência. “Infelizmente, nunca foi dada muita atenção para a poluição luminosa”, ressaltou.

Conhecimento acumulado
Há muito interesse em saber qual o mecanismo de funcionamento das enzimas relacionadas com a bioluminescência e, a partir disso, tentar modificá-las para torná-las ainda mais aplicáveis do que já são, inclusive na área ambiental. Existem, por exemplo, diversos biossensores que usam luciferases de vaga-lume, em nível molecular, para detectar agentes tóxicos na água. Recentemente, outro grupo orientado por Viviani comparou enzimas luciferases clonadas com uma proteína semelhante, mas fracamente bioluminescente – uma AMP-ligase, presente em todos os organismos e que desempenha variadas funções metabólicas.

O objetivo foi descobrir se e como a AMP-ligase pode adquirir a propriedade de produzir luz. Segundo o professor da UFSCar, esse tipo de informação pode ajudar a tornar mais eficientes as enzimas que já produzem luz e tornar enzimas que não produzem em luminescentes. Durante o 15º Congresso Internacional de Fotobiologia, realizado em Dusseldorf, na Alemanha, de 18 a 23 de junho, Viviani coordenou o Simpósio de Bioluminescência, no qual importantes avanços científicos sobre a estrutura e função dessas enzimas e as crescentes aplicações em bioimageamento foram discutidos por cientistas de diferentes nacionalidades.

Em 2008, o conhecimento produzido por diversos especialistas da área de bioluminescência foi apresentado no livro Luciferases and fluorescent proteins: principles and biotechology and bioimaging (Luciferases e proteínas fluorescentes: princípios e avanços em biotecnologia e bioimageamento), editado por Viviani.

(Por Jussara Mangini, Agência Fapesp, 07/07/2009)