Cientistas descobrem fungo que pode congelar água quase instantaneamente.

Um fungo do solo aparentemente banal está a chamar a atenção da ciência: certas proteínas que produz conseguem fazer a água, mesmo muito perto do ponto de congelação, solidificar quase de imediato - com implicações que vão da medicina ao clima e à agricultura.

O que parece enredo de ficção científica acontece discretamente em muitos solos. Um fungo comum da família Mortierellaceae fabrica uma proteína do gelo (uma proteína que inicia a formação de gelo) capaz de transformar água em gelo com apenas uns poucos décimos abaixo de 0 °C. Uma equipa internacional descreveu agora este mecanismo em detalhe e aponta-lhe potencial para aplicações tão diversas como a sementeira de nuvens, a indústria de congelados e a criopreservação de células vivas.

Proteína do gelo do fungo: água congela já a cerca de −2 °C

O centro do estudo é um tipo específico de proteína produzido em quantidade pelo fungo do solo. Em condições de laboratório, observou-se que, quando estas moléculas entram em contacto com água quase pura e muito fria, os cristais de gelo aparecem bem mais cedo do que seria habitual - por volta de −2 °C.

Em circunstâncias normais, água extremamente pura pode manter-se líquida abaixo de 0 °C se não existir um “gatilho” adequado para a cristalização. A este fenómeno dá-se o nome de subarrefecimento. A proteína do fungo actua precisamente aí: cria uma espécie de “plataforma” onde as moléculas de água se alinham e conseguem formar um padrão estável de gelo.

A estrutura do fungo funciona como um botão de arranque do gelo - dá ao primeiro cristal o local ideal para nascer.

Até aqui, capacidades semelhantes eram sobretudo conhecidas em algumas bactérias, como Pseudomonas syringae, estudada há anos por também conseguir iniciar o congelamento. A diferença essencial é que a proteína do fungo mantém a função mesmo sem existir uma célula viva associada.

Hidrossolúvel e aplicável de forma independente: a vantagem da proteína do fungo

Segundo os investigadores, esta variante fúngica do “auxiliar de congelação” é hidrossolúvel. Pode ser libertada das células e continuar activa como molécula em suspensão. Já muitas proteínas bacterianas que nucleiam gelo tendem a estar associadas a células intactas e perdem eficácia quando essas células deixam de existir.

Dessa solubilidade em água resultam várias vantagens práticas:

• A proteína pode ser purificada com relativa facilidade a partir da biomassa do fungo.
• Pode ser utilizada separadamente de microrganismos vivos, o que simplifica questões de segurança e de licenciamento.
• A concentração em soluções aquosas pode ser ajustada de forma controlada.
• Em teoria, presta-se a aplicações por pulverização, por exemplo em nuvens ou sobre superfícies de plantas.

Os resultados foram publicados na revista Science Advances. Para localizar o gene responsável no genoma do fungo, a equipa recorreu a sequenciação moderna de ADN e a análises bioinformáticas, eliminando diversos candidatos até atribuir sem ambiguidades a função a uma região genética específica.

Troca genética antiga: a transferência horizontal de genes que deu ao fungo uma proteína do gelo

Ao analisarem o material genético, os cientistas depararam-se com algo inesperado. O gene associado à proteína do gelo não se encaixa no “conjunto” típico de genes desta família de fungos; a sua arquitectura é muito semelhante à de genes bacterianos. A explicação mais plausível é que, há muito tempo, uma bactéria transferiu esse fragmento de informação hereditária para o fungo.

Este processo chama-se transferência horizontal de genes: em vez de passar de progenitores para descendentes, um gene “salta” entre espécies diferentes. Embora não seja a regra, acontece com alguma frequência em microrganismos.

Ao que tudo indica, o fungo não “inventou” a capacidade de iniciar o gelo - apropriou-se dela do mundo bacteriano há muitas gerações.

A equipa estima que o evento remonte, no mínimo, a várias centenas de milhares de anos e possivelmente a milhões. Desde então, o fungo não só conservou o gene como o foi ajustando, sinal de que a característica lhe traz uma vantagem real no seu ambiente.

Para que serve uma proteína que congela água a um fungo do solo?

A função ecológica exacta ainda não está totalmente esclarecida, mas há hipóteses plausíveis em discussão:

• Protecção contra danos por geada: ao induzir congelamento mais cedo, podem formar-se cristais mais pequenos, potencialmente menos destrutivos para as células do fungo.
• Alteração da estrutura do solo: ciclos de congelamento e degelo soltam o solo e modificam fluxos de água - algo de que as hifas do fungo podem beneficiar.
• Vantagem competitiva: ao mudar microclimas locais, o fungo pode prejudicar microrganismos concorrentes.

O ponto essencial é simples: quem influencia o momento em que a água passa a gelo está a interferir com processos físicos fundamentais - e, por arrasto, com as condições de vida de inúmeros organismos microscópicos.

Da sementeira de nuvens à criopreservação: onde a proteína do gelo pode vir a ser usada

O interesse por esta proteína do fungo vai além da curiosidade científica. Se for possível produzi-la de forma económica e em grande escala, podem surgir aplicações em várias áreas.

Uso na sementeira de nuvens (produção artificial de chuva)

Um dos cenários mais imediatos é a sementeira de nuvens, em que aviões ou estações no solo libertam partículas para promover chuva ou neve. Hoje, um material frequentemente usado é o iodeto de prata, um sal inorgânico que levanta debates recorrentes por possíveis impactos ambientais.

A proposta dos investigadores aponta para uma alternativa biológica e biodegradável, capaz de desempenhar papel semelhante sem recorrer a sais metálicos. Pulverizada em gotículas muito finas, a proteína poderia actuar nas nuvens como ponto de partida para cristais de gelo e, assim, favorecer a formação de precipitação.

Um proteinato natural como “fazedor de chuva” pode tornar projectos meteorológicos mais compatíveis com o ambiente do que certas abordagens químicas.

Ainda assim, antes de qualquer utilização real, seriam necessários testes extensivos: estabilidade a grande altitude, dispersão na atmosfera e avaliação de resíduos ou efeitos no solo após deposição.

Um aspecto adicional, muitas vezes subestimado, é o enquadramento de governação e transparência: intervenções meteorológicas exigem regras claras sobre quando, onde e por quem são feitas, além de monitorização independente. Mesmo um agente biodegradável pode levantar questões de responsabilidade, sobretudo quando a precipitação afecta regiões vizinhas.

Congelamento mais suave de células e tecidos na criopreservação

Outro campo promissor é a criopreservação. Laboratórios e unidades clínicas congelam rotineiramente células estaminais do sangue, óvulos, embriões, fragmentos de pele e outros tecidos. Aqui existe um equilíbrio difícil: se a água congelar tarde demais, formam-se cristais grandes que podem romper membranas celulares; se congelar de forma demasiado abrupta, surgem outras respostas de stress.

A proteína do fungo pode tornar o processo mais controlável. Ao elevar ligeiramente e de forma dirigida o ponto a que a cristalização começa, pode favorecer-se a formação de muitos cristais pequenos, geralmente menos agressivos do ponto de vista mecânico. Em conjunto com crioprotectores já usados, como glicerina ou dimetilsulfóxido (DMSO), isto pode aumentar a taxa de sobrevivência de amostras congeladas.

Um complemento relevante é a formulação: em aplicações médicas, não basta a proteína funcionar - é crucial garantir pureza, ausência de contaminantes e comportamento estável quando misturada com sais, açúcares e crioprotectores típicos de protocolos clínicos.

Cristais mais finos e melhor textura na indústria alimentar

A indústria alimentar também tem motivos para acompanhar o tema. Em gelados, fruta congelada ou filetes de peixe, o tamanho dos cristais de gelo influencia directamente a textura e a perda de água. Quanto menores os cristais, mais cremoso (ou mais suculento após descongelação) tende a ser o produto.

Uma quantidade pequena e rigorosamente doseada da proteína poderia ajudar a que a água do alimento cristalize de forma mais uniforme e numa janela de temperatura bem definida. Isso pode contribuir para manter a qualidade ao longo do transporte e do armazenamento.

Além disso, há um ângulo agrícola associado: se esta classe de proteínas permitir controlar melhor quando e onde se forma gelo, pode abrir caminho a estratégias para gestão de geadas em culturas - seja para reduzir danos (evitando nucleação em superfícies sensíveis), seja para conduzir a formação de gelo para locais menos críticos. Este tipo de aplicação, no entanto, exigiria avaliação cuidadosa para não agravar riscos de geada em vez de os reduzir.

Área	Possível benefício da proteína do fungo
Meteorologia	Alternativa biológica ao iodeto de prata na sementeira de nuvens
Medicina / Biobancos	Congelamento mais suave de células, tecidos e embriões
Indústria alimentar	Melhor textura de produtos congelados graças a cristais mais finos

O principal obstáculo: produção em escala industrial

Apesar do potencial, todas as aplicações esbarram na mesma questão prática: como obter esta proteína de forma eficiente? Recolhê-la directamente de culturas do fungo será, muito provavelmente, caro e lento para necessidades industriais.

O caminho mais plausível é biotecnológico. A ideia seria inserir o gene responsável em organismos de produção de crescimento rápido - por exemplo, leveduras ou bactérias - capazes de se multiplicarem em fermentadores de aço inoxidável. Esses microrganismos funcionariam como pequenas fábricas, produzindo grandes quantidades da proteína.

Para isso, são necessários vários passos: optimizar o código genético para o organismo hospedeiro, ajustar finamente condições de fermentação, purificar o produto final e realizar testes de segurança. Em aplicações médicas ou atmosféricas, os requisitos de pureza, estabilidade e rastreabilidade são particularmente exigentes.

O essencial sobre proteínas do gelo: o que convém saber

Proteínas relacionadas com gelo surgem na natureza mais vezes do que se imagina. Certos insectos, plantas e peixes usam moléculas semelhantes para lidar com o frio. Algumas impedem o congelamento; outras orientam o processo para zonas menos perigosas do organismo.

A proteína deste fungo insere-se no grupo que inicia activamente o congelamento. Em teoria, água muito pura e parada poderia manter-se líquida a −10 °C ou −20 °C se não houvesse impurezas que actuassem como núcleos de cristalização. No dia-a-dia, isso quase não acontece porque poeiras, sais e microcontaminações estão praticamente sempre presentes e desencadeiam gelo de forma descontrolada.

O interesse desta proteína está em substituir o “acaso” por controlo: em vez de os cristais aparecerem “algures” e “a qualquer momento”, passam a formar-se num ponto e num instante mais previsíveis. Para a tecnologia, isto significa dominar melhor um processo que, até aqui, parecia sobretudo determinado por condições físicas difíceis de afinar.

A longo prazo, esta linha de investigação pode gerar ideias adicionais - por exemplo, revestimentos que ajudem a gerir a formação de gelo em superfícies críticas (como estruturas expostas ao frio) ou novas abordagens para proteger culturas contra episódios de geada. Por agora, o trabalho com este fungo está apenas a começar, mas já deixa claro como um habitante discreto do solo pode controlar com precisão um dos fenómenos mais básicos da água: a passagem ao gelo.