Investigadores da Universidade de Coimbra detetam atividade de microalgas através de sinais elétricos

Um grupo de investigadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) desenvolveu uma tecnologia capaz de detetar e analisar os sinais elétricos produzidos por populações de microalgas marinhas, mesmo quando estes “são muito fracos e aparentemente aleatórios”, revelou nesta terça-feira a universidade.

O estudo, publicado na revista científica Advanced Science, 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. 

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Esta configuração permite identificar flutuações elétricas associadas à atividade das microalgas que são difíceis de observar através das técnicas convencionais.

Segundo os investigadores, 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.

Com este trabalho, os investigadores demonstram que a presença de células vivas altera de forma significativa as flutuações elétricas registadas pelo sistema. Além disso, verificaram também que, à medida que aumenta a concentração de microalgas, alteram-se as características estatísticas dos sinais elétricos detetados.

Assim, os resultados indicam que o chamado “ruído” eletroquímico pode conter informação sobre a atividade biológica das células. Segundo a equipa, 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 o coordenador do projeto.

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A capacidade de acompanhar continuamente populações de microrganismos através das suas assinaturas elétricas poderá, no futuro, permitir avaliar alterações no seu estado fisiológico e na dinâmica das populações.

Além da investigação fundamental, os investigadores apontam possíveis aplicações na monitorização ambiental e da qualidade da água, na aquacultura, no controlo de sistemas bioeletroquímicos e no estudo de fenómenos coletivos em comunidades microbianas.