Imagine as plantas não apenas embelezando os nossos jardins e purificando o nosso ar, mas também agindo como minas naturais para recursos críticos como elementos de terras raras (REEs). Estes elementos, vitais para as tecnologias modernas, são escassos. Mas os cientistas descobriram várias novas espécies de plantas com capacidades excepcionais para acumular REEs do solo. Ao examinar milhares de espécimes de diferentes linhagens, Léo Goudard e colegas descobriram novos táxons ricos em REE que poderiam ajudar na bioprospecção e expandir as opções para uma mineração mais sustentável destes metais cruciais.
O estudo, publicado na revista Annals of Botany, adotou uma abordagem única. Em vez de vasculhar as florestas, os pesquisadores recorreram ao Herbário do Muséum national d’Histoire naturelle em Paris. O último autor, Antony van der Ent, disse Botany One num e-mail que o herbário de Paris era particularmente adequado para a sua investigação. “O Herbário de Paris possui a maior coleção de exemplares de plantas do mundo e foi totalmente digitalizada. Temos uma colaboração de longa data com os cientistas do Herbário de Paris que apoiaram esta pesquisa. A parceria com taxonomistas é absolutamente fundamental para realizar este tipo de estudos metalômicos de diversidade vegetal”, disse ele.
Eles usaram fluorescência de raios X para analisar mais de 4,000 espécimes de plantas de duas famílias de samambaias e duas famílias de plantas com flores armazenadas no herbário do museu. Estas linhagens foram selecionadas com base em táxons já comprovados que absorvem REEs. A triagem inicial do elemento ítrio – usado como proxy para REEs totais – revelou 268 amostras com concentrações de 49 microgramas por grama a mais de 1,424 microgramas por grama.
A espectroscopia de emissão atômica de amostras selecionadas mostrou conteúdos totais de REE notavelmente altos. Espécimes de Dicranopteris linearis e Blechnopsis orientalis registraram níveis superiores a 6,000 e 4,000 microgramas por grama, respectivamente, entre os mais altos já registrados. A análise validou o uso de ítrio como indicador de REEs em varreduras de herbário.
Algumas das plantas consideradas “hiperacumuladoras” de elementos de terras raras estavam fora das regiões bem estudadas da China, que são normalmente consideradas pontos críticos para esta característica. Encontrar plantas altamente acumuladas em outras partes do mundo expande significativamente a distribuição geográfica conhecida e a diversidade genética desta habilidade excepcional no reino vegetal. Isso mostra que a hiperacumulação de terras raras pode ser mais generalizada do que se pensava anteriormente.
Os resultados do exame XRF mostram que 147 espécimes de B. orientalis e 56 espécimes de D. linearis acumulam Y em suas folhas até concentrações de 1424 µg g-1 e 697 µg g-1, respectivamente. Dicranopteris linearis é uma samambaia já amplamente documentada por sua capacidade de (hiper)acumulação de REE nas localidades da China, mas é na verdade polifilética, representando um complexo de espécies de espécies crípticas. Este estudo revela que alguns espécimes de D. linearis acumulando mais de 1000 µg g-1 de REEs em suas folhas são provenientes da Indonésia e das Filipinas.
Goudard et al. 2024
Mas há mais. Este estudo não apenas identificou novos campeões; validou o uso de XRF em amostras de herbário para detecção de REE. Isto abre um tesouro de coleções anteriores, revelando potencialmente plantas escondidas ricas em REE à espera de serem redescobertas. Mas a investigação enfrenta a ameaça de perda iminente de habitat, o que significa que a investigação está sob pressão de um prazo potencialmente desconhecido.
“A maioria das plantas hiperacumuladoras são extremamente raras na natureza e endêmicas locais de afloramentos mineralizados”, diz van der Ent. “Dado que muitas usinas hiperacumuladoras estão restritas à superfície de depósitos de minério metálico, há efetivamente uma 'corrida' entre as empresas de mineração que destroem seu habitat e nós que tentamos chegar lá antes para descobri-las e coletar germoplasma. Ironicamente, os hiperacumuladores e outras plantas tolerantes a metais ('metalófitas') são extremamente benéficos na reabilitação de resíduos de minas, mas para aplicação precisam ser encontrados e guardados primeiro.”
Encontrar essas plantas representa um grande desafio. “Os habitats naturais das plantas hiperacumuladoras são muitas vezes muito remotos e de difícil acesso. A colaboração intensiva com cientistas locais é absolutamente essencial na condução de pesquisas em ambientes tropicais. Os principais desafios são as condições de segurança perigosas (por exemplo, na República Democrática do Congo, famosa pelos seus metalófitos de cobre-cobalto únicos) e a burocracia intransponível para licenças de investigação (um exemplo positivo a este respeito é o Conselho de Biodiversidade de Sabah, na Malásia, que gere eficazmente todo o processo de uma forma pedido único avaliado com base no seu mérito)”, afirma van der Ent.
O trabalho de van der Ent em torno do trabalho foi desencadeado por um comentário quando ele ainda estava na escola. “Quando eu estava no ensino médio, ouvi falar de uma pequena planta (Noccaea caerulescens) que cresce logo além da fronteira com a Bélgica e pode hiperacumular zinco. Fiquei fascinado com o modo como uma planta podia conter tanto metal, e fui procurá-lo nos montes de lixo das minas de zinco-chumbo, há muito fechadas, perto de Kelmis. Esse fascínio instigou então minha busca global para encontrar e estudar plantas hiperacumuladoras, inclusive na Austrália, Chile, Indonésia, Nova Caledônia e África do Sul”, diz ele.
Este estudo ilumina o potencial oculto do reino vegetal e dos arquivos do herbário, revelando a sua capacidade de reter recursos valiosos e ajudar-nos a construir um futuro mais sustentável. Poderíamos aproveitar esses “desbravadores biogeoquímicos” naturais para localizar depósitos de REE enterrados no subsolo. Ainda mais emocionante, estas plantas poderão tornar-se ferramentas de “fitorremediação”, limpando locais contaminados através da absorção de REE do solo e da água poluídos. Agora imagine fileiras de plantas hiperacumuláveis, trabalhando silenciosamente para extrair elementos críticos para nossas necessidades tecnológicas.
Numa altura em que algumas universidades procuram fechar herbários, a pesquisa mostra que um herbário bem conservado pode ser uma mina de ouro (ou outro metal). van der Ent acredita que muitos outros hiperacumiladores estão esperando para serem descobertos.
“Através de nossas pesquisas mais que dobramos o número de usinas hiperacumuladoras conhecidas em todo o mundo nos últimos 10 anos. No entanto, acredito que esta é apenas a ponta do proverbial iceberg, e como este estudo em Annals of Botany mostra, muitas outras descobertas aguardam nos herbários globais. Esta investigação também exemplifica o valor dos herbários como recursos cruciais para informação sobre a biodiversidade a nível global, e mostra porque é tão importante que estas instituições recebam financiamento e apoio contínuos.”
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Goudard L., Blaudez D., Sirguey C., Purwadi I., Invernon V., Rouhan G., van der Ent A. “Prospecting for rare earth element (hyper)accumulators in the Paris Herbarium using X-ray fluorescence spectroscopy reveals new distributional and taxon discoveries” Annals of Botany. Available at: https://doi.org/10.1093/aob/mcae011
Imagem da capa: Mapas elementares µXRF síncrotron mostrando a distribuição de Césio em uma folhagem de Dicranopteris linearis. Foto de : Goudard et al. 2024.
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