O arroz é um alimento básico na maior parte do mundo e não só fornece calorias e nutrientes a milhares de milhões de pessoas todos os dias, mas também é parte integrante da sua cultura, especialmente nos países asiáticos. Tradicionalmente celebrado como um símbolo de vida e fertilidade, a imagem brilhante do grão sofreu nos últimos anos desde que foi identificado como a principal fonte alimentar de arsénico inorgânico, um oligoelemento tóxico encontrado em rochas e sedimentos em todo o mundo.
O arsénico é libertado no ambiente como subproduto das actividades mineiras e da utilização de pesticidas que contêm arsénico. A exposição crónica aumenta o risco de várias formas de cancro, bem como de doenças pulmonares e cardiovasculares. Em nenhum outro lugar os efeitos adversos do arsénico podem ser melhor observados do que no Bangladesh, onde o que começou como um programa nacional de saúde para salvar vidas terminou no pior envenenamento em massa da história.
Ao longo da primeira metade do século XXth No século XIX, a cólera e outras doenças infecciosas representavam uma ameaça constante para a população, que dependia de rios e lagos poluídos como principais fontes de água. A década de 1970 testemunhou esforços massivos do governo e de agências internacionais de ajuda para abastecer o país com água subterrânea "mais limpa", construindo milhares de poços em todo o território nacional. O que era desconhecido para todos é que a água subterrânea em Bangladesh possui níveis naturalmente elevados de arsênio, um assassino silencioso que só revela sua face nefasta após anos de exposição constante. Milhões de pessoas foram, e continuam sendo, lentamente envenenadas pela ingestão de água e arroz contaminados com arsênio. Bangladesh possui o maior consumo de arroz do mundo, com mais de 250 kg por ano per capita; a dieta diária, portanto, representa uma via significativa de exposição ao arsênio. O problema pode ser especialmente grave em Bangladesh, mas altos níveis de arsênio no solo e, consequentemente, no arroz, também são encontrados na China, Índia, países do Sudeste Asiático e em partes dos Estados Unidos, entre outros.
Nenhuma outra cultura acumula tanto deste elemento como o arroz. As condições de baixo oxigênio nos solos inundados onde o arroz é cultivado tornam o arsênico mais disponível para absorção pela planta. Dado que as propriedades químicas do arsénio são semelhantes às do fosfato e do silício, para os quais o arroz possui sistemas de absorção e transporte altamente eficientes, acumula-se em elevadas concentrações no grão. O problema é agravado quando água contaminada é usada para irrigação de campos de arroz. Mudar as práticas agrícolas para outras que permitam mais oxigénio no solo é inviável em muitas zonas baixas alagadas e também aumenta drasticamente a biodisponibilidade e a absorção pelas plantas de cádmio, outro elemento altamente tóxico que constitui uma grande preocupação para a segurança alimentar.
Em um artigo recente publicado no Jornal de Botânica Experimental, Gui e colegas abordaram esse problema e arroz geneticamente modificado com baixas concentrações de arsênico e cádmio no grão. Dentro das células vegetais, ambos os elementos são armazenados no vacúolo, uma organela ligada à membrana onde os compostos tóxicos são sequestrados. Antes de serem transportados para o vacúolo, os metais são ligados no citosol a pequenas moléculas desintoxicantes chamadas fitoquelatinas para evitar sua interferência nos processos metabólicos. Gui e colegas geraram arroz superexpressando uma enzima sintetizadora de fitoquelatina e dois transportadores que facilitam a absorção de arsênico e cádmio no vacúolo.
Essas plantas modificadas acumularam níveis aumentados de arsênico e cádmio nas raízes e nos nós, nas juntas espessadas ao longo do caule onde emergem as folhas, e reduziram significativamente a alocação no grão. Na verdade, mesmo quando cultivados em solos contaminados com cádmio e arsénico, as concentrações dos elementos tóxicos no grão estavam muito abaixo dos actuais limites estabelecidos pela Organização Mundial de Saúde considerados seguros para consumo. É importante ressaltar que a superexpressão desses genes não afetou o crescimento e a reprodução das plantas, e as características agronômicas, como a morfologia da panícula e o tamanho e peso das sementes, não foram impactadas negativamente pela superexpressão do gene. Os autores mostram de forma convincente que isto só poderia ser alcançado através do empilhamento de genes através do efeito da superexpressão de vários genes selecionados na planta ao mesmo tempo.
Esta investigação é um exemplo impressionante de como a biotecnologia pode ser utilizada para garantir a segurança alimentar. Com o apoio do Temasek Life Sciences Laboratory e do Temasek Trust, a equipe de pesquisa tem agora como objetivo comercializar o arroz com baixo teor de arsênico e baixo teor de cádmio para beneficiar tanto os produtores de arroz quanto os consumidores, e a abordagem tem muito potencial para melhorar a saúde humana e salvar vidas. .
LEIA O ARTIGO
Gui, Y., Teo, J., Tian, D., & Yin, Z. (2024). Engenharia genética de grãos de arroz com baixo teor de arsênio e cádmio. Revista de Botânica Experimental, 75 (7), 2143-2155. https://doi.org/10.1093/jxb/erad495.
Mareike Jezek
Dr. Jezek é editor assistente do Journal of Experimental Botany, um dos periódicos oficiais da Society for Experimental Biology.
