Cientistas da startup Treeco, adquirida com 51% de participação pela empresa florestal chilena Arauco, trabalham para desenvolver uma árvore editada que possa facilitar a produção de papel, resultando em menor consumo de energia e menos poluição.

   O círculo de papel fino e branco do tamanho de uma montanha-russa que Wang segurava em seu laboratório não era nada comum. Ele e os seus colegas fizeram este pedaço de papel a partir de madeira geneticamente modificada, um material que a sua equipa espera que transforme a forma como o papel e outros produtos de madeira são produzidos.

   Parecia algo que uma criança do jardim de infância poderia usar em um projeto de arte. Ele parece tão normal que, certa vez, quando Jack Wang o apresentou, alguém quase acidentalmente deixou cair uma bebida nele.

   Durante décadas, os cientistas mexeram com o DNA das plantas, utilizando a engenharia genética e outras biotecnologias para produzir culturas com melhor sabor, resistentes aos pesticidas, contendo mais nutrientes e melhorando os rendimentos dos agricultores. Novas ferramentas, incluindo a inteligência artificial e uma tecnologia ganhadora do Prémio Nobel chamada CRISPR, estão a permitir aos pesquisadores editarem genes com mais precisão e a um custo mais baixo do que nunca.

   Agora, Wang e seus colegas estão mirando mais alto, literalmente. A sua equipa está a tentar utilizar a edição genética para construir árvores que sejam melhores para fazer papel e outros produtos, que exijam menos terra e produzam menos poluição do que as variedades atuais.

   Chame isso de ciência na vanguarda do papel. “Temos décadas de conhecimento genético que podemos usar para fazer algo novo na silvicultura”, disse Wang.

   Mas ainda podem levar décadas até que esse trabalho se torne realidade e resulte em um pacote de papel que pode ser adquirido em uma loja de materiais de escritório. E poderá enfrentar alguns dos mesmos desafios jurídicos, ecológicos e de relações públicas que os alimentos produzidos a partir de organismos geneticamente modificados, ou OGM, têm enfrentado.

   Se existe uma molécula que produz madeira, é a lignina.

   A lignina é encontrada em todas as plantas terrestres, desde a sequóia mais alta até o arbusto mais baixo. É um polímero mais complexo do que qualquer outro natural ou artificial, segundo Wang. Sua forte estrutura amorfa ajuda as árvores a transportarem água, a se proteger de pragas e a manter a rigidez necessária para crescer, esticar seus galhos e receber a luz solar.

   Para madeira serrada, a lignina é uma coisa boa. Mas para produzir produtos de madeira que precisam ser flexíveis (como papel, papelão ou fraldas) é exatamente o contrário.

   A indústria de papel utiliza muitos produtos químicos e energia para remover a lignina da celulose. A redução da energia utilizada no processo de deslignificação poderia reduzir custos e emissões. Só nos Estados Unidos, o setor emitiu 31,2 milhões de toneladas métricas de dióxido de carbono equivalente em 2022, o equivalente à produção de oito centrais de carvão.

   “É muito difícil transformar um bloco duro de madeira em uma fralda”, disse Rodolphe Barrangou, professor da Universidade Estadual da Carolina do Norte que trabalha com Wang.

   Então Wang e Barrangou começaram a cultivar árvores que contivessem menos lignina.

   A estufa na cobertura onde o casal de pesquisadores cultiva choupos e eucaliptos para seus experimentos é tão iluminada que há uma caixa de óculos de sol na porta para os visitantes. O vidro foi projetado para espalhar mais luz do que o normal. Até as saídas de ar são translúcidas para não bloquear os raios solares.

   “Mais ensolarado por dentro do que por fora”, disse Barrangou enquanto caminhava pelo corredor da estufa. “Aqui você realmente fica bronzeado”, acrescentou Wang.

   Fazer com que uma árvore produza menos lignina não é tão simples quanto ligar ou desligar um único gene. Um labirinto de vias bioquímicas é responsável pela produção desse material. “Não existe solução mágica”, disse Barrangou.

   A equipe de Barrangou e Wang escolheu então 21 genes associados à produção de lignina e usou um modelo de aprendizado de máquina para classificar quase 70.000 cenários de edição de genes. Eles escolheram as melhores combinações que o computador criou e então usaram o CRISPR para editar geneticamente e cultivar 174 variantes de choupo.

   O resultado: reduziram o teor de lignina em algumas dessas variedades quase pela metade. Eles também conseguiram aumentar a concentração de celulose (ingrediente-chave na produção de papel) em comparação com a lignina, tornando as árvores melhores para a produção de celulose. A equipe publicou suas descobertas no ano passado na prestigiosa revista Science.

   Os dois cientistas conheceram-se em 2018. Wang contactou Barrangou, um dos primeiros pioneiros do CRISPR, para colaborar na pesquisa. Barrangou, cujo carro tem placa “CRISPR”, viu instantaneamente o potencial comercial de tornar as árvores mais adequadas para a produção de fibra.

   No ano seguinte, fundaram uma nova empresa chamada TreeCo. Até agora, a empresa arrecadou cerca de US$ 50 milhões, incluindo financiamento da Arauco, uma empresa chilena de silvicultura e produtos de madeira. A empresa planeja testar as árvores em suas plantações no Chile.

   Para Barrangou, ele queria que seu trabalho visse a luz do dia no mundo real, não apenas no laboratório. “Não se trata apenas de como podemos usar cientificamente a tecnologia CRISPR para compreender a genética das árvores”, ele disse. “Somos forçados a usar essa tecnologia para cultivar árvores e revolucionar a silvicultura”.

   Mas há uma série de obstáculos que devem ser superados antes que essa revolução chegue.

   Vânia Zuin Zeidler, professora de química sustentável na Universidade Leuphana, na Alemanha, disse que o trabalho é “muito relevante, pois aborda a necessidade de abordagens científicas de ponta para prevenir a poluição na indústria de papel e celulose”.

   Ele observou que alguns dos choupos editados com níveis mais baixos de lignina ficaram menores que o normal, um problema que pode exigir mais pesquisas. Além disso, disse ele, as árvores poderiam estar sujeitas às mesmas regras estritas da União Europeia para alimentos geneticamente modificados.

   Anne Petermann, diretora executiva do Global Justice Ecology Project, que se opõe às árvores geneticamente modificadas, está preocupada que as variedades editadas pelo CRISPR se acasalem com variedades selvagens, espalhando características que podem prejudicar as plantas na natureza. “O potencial para cruzamento genético de florestas selvagens com a característica modificada é bastante sério”, disse ele.

   A expansão das plantações de árvores, acrescentou, tende a “substituir florestas selvagens, deslocar comunidades indígenas e dependentes das florestas e agravar a crise climática”.

   Mas Claudio Balocchi, pesquisador sênior da Arauco, disse que a tecnologia ajudará a empresa a produzir mais por hectare, colocando menos pressão sobre as florestas selvagens.

   As edições feitas com CRISPR, acrescentou, imitam mudanças genéticas que ocorrem naturalmente. “Isso é equivalente a uma mutação natural”, disse ele.

   Wang e Barrangou sabem que cultivar árvores para testes leva tempo. No momento, eles têm apenas algumas amostras de papel de suas árvores editadas. O seu objetivo é produzir árvores com baixo teor de lignina para uso comercial até 2040. “Se perdermos alguns prazos”, disse Barrangou, “será 2050”.

   De volta ao laboratório, Barrangou e Wang retiraram quatro pequenos frascos. Cada um dos frascos continha um protótipo de biocombustível, parte dos esforços dos cientistas para expandir o seu trabalho para além do papel.

   O líquido em dois dos frascos, proveniente de madeira normal, era relativamente mais claro. Mas o combustível nos outros dois, feito de madeira editada pelo CRISPR, era de cor marrom leitosa, um sinal de que o fluido tinha mais energia para queimar.

   “Isso significa que mais açúcar é liberado da fermentação”, disse Wang.

   A madeira é indispensável no dia a dia, um dos motivos pelos quais o casal acredita que seu trabalho pode impactar. Wang apontou para a sala repleta de livros em seu laboratório.

   “Olhe ao seu redor”, disse ele. “Quase todas as facetas da nossa vida humana dependem de produtos de madeira.”

*Esta notícia foi escrita pelo “Washington Post” e pode ser acessada em seu idioma original através de: https://www.washingtonpost.com/climate-solutions/2024/08/01/paper-production-gene-editing-trees/