Investigadores da Universidade de Coimbra desenvolvem tecnologia que deteta sinais elétricos de microalgas marinhas

Nova tecnologia transforma flutuações elétricas aparentemente aleatórias em informação sobre populações de microalgas vivas, abrindo novas possibilidades para monitorização ambiental, aquacultura e sistemas bioeletroquímicos.

Investigadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) desenvolveram uma nova tecnologia capaz de detetar e analisar os sinais elétricos produzidos por populações de microalgas marinhas, mesmo quando estes são muito fracos e ocorrem de forma aleatória. Os resultados foram publicados na revista científica Advanced Science.

(da esquerda para a direita) Felipe Bacellar, David Miguel e Paulo Rocha

O estudo, liderado por investigadores do Bioelectronics & Bioenergy Research Lab, do Centro de Ecologia Funcional e do Laboratório Associado TERRA, integrados no Departamento de Ciências da Vida da FCTUC, centra-se na microalga marinha Phaeodactylum tricornutum, um organismo utilizado como modelo em investigação científica.

A equipa desenvolveu um elétrodo tridimensional, com uma estrutura porosa e uma impedância elétrica muito baixa, que permite estabelecer uma ligação mais eficiente entre os processos iónicos das células e os sinais elétricos medidos pelo dispositivo. Esta configuração torna possível identificar flutuações elétricas associadas à atividade das microalgas que são difíceis de observar através das técnicas convencionais.

Todos os organismos vivos apresentam processos elétricos associados, entre outros fenómenos, ao transporte de iões através das membranas celulares. No entanto, no caso de organismos microscópicos e não excitáveis, como as microalgas, estes sinais são particularmente difíceis de medir.

Neste trabalho, os investigadores demonstraram que a presença de células vivas altera de forma significativa as flutuações elétricas registadas pelo sistema. Verificaram também que, à medida que aumenta a concentração de microalgas, se alteram as características estatísticas dos sinais elétricos detetados.

Os resultados indicam, assim, que o chamado “ruído” eletroquímico pode conter informação sobre a atividade biológica das células. A análise destas flutuações permite obter informação sobre processos associados à atividade das membranas e ao transporte de iões, sem necessidade de marcar ou alterar as células.

“Estamos habituados a pensar no ruído elétrico como algo que deve ser eliminado. O que mostramos é precisamente o contrário: essas flutuações podem conter informação sobre o estado e a dinâmica de uma população viva. É como ganhar uma nova janela para observar processos biológicos que, até agora, eram praticamente invisíveis eletricamente”, refere Paulo Rocha, coordenador do projeto e docente da FCTUC.

“A longo prazo, esta abordagem poderá ajudar-nos a perceber como populações de microrganismos respondem a alterações ambientais e como emergem dinâmicas coletivas nestas comunidades. Poderá também inspirar novas tecnologias de monitorização para ecologia aquática, aquacultura, qualidade da água e sistemas bioeletroquímicos”, acrescenta.

A capacidade de acompanhar continuamente populações de microrganismos através das suas próprias assinaturas elétricas poderá, no futuro, criar novas formas de avaliar alterações no seu estado fisiológico e na dinâmica das populações sem necessidade de marcação. Para além da investigação fundamental, esta abordagem poderá ser explorada em monitorização ambiental e da qualidade da água, aquacultura e controlo de sistemas bioeletroquímicos, bem como no estudo de fenómenos coletivos em comunidades microbianas.

*Catarina Martinho

Assessoria de Imprensa

Universidade de Coimbra

Faculdade de Ciências e Tecnologia