A fitoextração é um subprocesso da fitorremediação no qual as plantas removem elementos ou compostos perigosos do solo ou da água, geralmente metais pesados, metais que possuem alta densidade e podem ser tóxicos para os organismos mesmo em concentrações relativamente baixas. Os metais pesados que as plantas extraem também são tóxicos para as plantas, e as plantas utilizadas para fitoextração são conhecidas por serem hiperacumuladoras, sequestrando quantidades extremamente grandes de metais pesados nos seus tecidos. A fitoextração também pode ser realizada por plantas que absorvem níveis mais baixos de poluentes, mas que, devido à sua alta taxa de crescimento e produção de biomassa, podem remover uma quantidade considerável de contaminantes do solo.Guidi Nissim W., Palm E., Mancuso S., Azzarello E. (2018) “Trace element phytoextraction from contaminated soil: a case study under Mediterranean climate”. Environmental Science and Pollution Research https://doi.org/10.1007/s11356-018-1197-x

Metais pesados e sistemas biológicos Os metais pesados podem representar um grande problema para qualquer organismo biológico, pois podem reagir com uma série de substâncias químicas essenciais aos processos biológicos.

Eles também podem decompor outras moléculas em espécies ainda mais reativas (como espécies reativas de oxigénio), que também interrompem processos biológicos. Estas reações reduzem a concentração de moléculas importantes e também produzem moléculas perigosamente reativas, como os radicais O e OH.

Plantas não hiperacumuladoras também absorvem alguma concentração de metais pesados, já que muitos metais pesados são quimicamente semelhantes a outros metais essenciais à vida das plantas.

Processo Para que uma planta extraia um metal pesado da água ou do solo, cinco coisas precisam de acontecer:

O metal deve dissolver-se em algo que as raízes da planta possam absorver. As raízes da planta precisam de absorver o metal pesado. A planta precisa quelar o metal para se proteger e tornar o metal mais móvel (isto também pode acontecer antes da absorção do metal). A quelação é um processo pelo qual um metal é envolvido e ligado quimicamente a um composto orgânico. A planta transporta o metal quelatado para um local de armazenamento seguro. Por fim, a planta deve adaptar-se a quaisquer danos que os metais possam causar durante o transporte e o armazenamento.

Dissolução No seu estado normal, os metais não podem ser absorvidos por nenhum organismo. Eles precisam de estar dissolvidos como íons em solução para se tornarem móveis num organismo. Uma vez que o metal esteja móvel, ele pode ser transportado diretamente através da parede celular da raiz por um transportador de metal específico ou transportado por um agente específico. As raízes das plantas mediam este processo secretando substâncias que capturam o metal na rizosfera e transportam-no através da parede celular. Alguns exemplos são: fitossideróforos, ácidos orgânicos ou carboxilatos. Se o metal for quelado neste ponto, a planta não precisa quelá-lo posteriormente, e o quelante serve como um invólucro para ocultar o metal do restante da planta. Esta é uma forma pela qual uma planta hiperacumuladora protege-se dos efeitos tóxicos de metais venenosos.

Absorção radicular A primeira coisa que acontece quando um metal é absorvido é a sua ligação à parede celular da raiz. O metal é então transportado para a raiz. Algumas plantas armazenam o metal por meio de quelação ou sequestro. Muitos ligantes específicos de metais de transição que contribuem para a desintoxicação e o transporte de metais são regulados positivamente nas plantas quando os metais estão disponíveis na rizosfera. Neste ponto, o metal pode estar sozinho ou já sequestrado por um agente quelante ou outro composto. Para chegar ao xilema, o metal deve então passar pelo simplasto da raiz.

Transporte da raiz para o caule Os sistemas que transportam e armazenam metais pesados são os mais críticos numa planta hiperacumuladora, pois os metais pesados danificam a planta antes de serem armazenados. O transporte de metais pesados da raiz para a parte aérea é fortemente regulado pela expressão génica. Os genes que codificam os sistemas de transporte de metais em plantas já foram identificados. Estes genes são expressos tanto em plantas hiperacumuladoras quanto em plantas não hiperacumuladoras. Existe um grande conjunto de evidências de que os genes que codificam os sistemas de transporte de metais pesados são constantemente superexpressos em plantas hiperacumuladoras quando expostas a estes metais. Estas evidências genéticas sugerem que as plantas hiperacumuladoras desenvolvem excessivamente os seus sistemas de transporte de metais. Isto pode ocorrer para acelerar o processo da raiz para a parte aérea, limitando o tempo de exposição do metal aos sistemas da planta antes do seu armazenamento. A acumulação de cádmio foi revista.

Estes transportadores são conhecidos como ATPases transportadoras de metais pesados (HMAs). Uma das HMAs mais bem documentadas é a HMA4, que pertence à subclasse HMA de Zn/Co/Cd/Pb e está localizada nas membranas plasmáticas do parênquima do xilema. A expressão da HMA4 aumenta quando as plantas são expostas a altos níveis de Cd e Zn, mas diminui nos seus parentes não hiperacumuladores. Além disso, quando a expressão da HMA4 aumenta, há um aumento correlacionado na expressão de genes pertencentes à família ZIP (proteínas transportadoras reguladas por zinco e ferro). Isto sugere que o sistema de transporte raiz-parte aérea atua como uma força motriz da hiperacumulação, criando uma resposta de deficiência de metal nas raízes.

Armazenamento Os sistemas que transportam e armazenam metais pesados são os mais críticos numa planta hiperacumuladora, pois estes metais danificam a planta antes de serem armazenados. Frequentemente, em hiperacumuladoras, os metais pesados são armazenados nas folhas.

Como a fitoextração pode ser útil

Para plantas Existem diversas teorias para explicar por que seria benéfico para uma planta fazer isto. Por exemplo, a hipótese da "defesa elementar" pressupõe que talvez os predadores evitem comer hiperacumuladores devido aos metais pesados. Até o momento, os cientistas não conseguiram determinar uma correlação. Em 2002, um estudo realizado pelo Departamento de Farmacologia da Universidade Médica Bangabandhu Sheikh Mujib, no Bangladesh, utilizou o aguapé para remover arsénio da água. Este estudo comprovou que a água poderia ser completamente purificada de arsénio em poucas horas e que a planta poderia então ser usada como ração animal, lenha e para muitos outros fins práticos. Como o aguapé é invasor, o seu cultivo é barato e ele é extremamente prático para este propósito.

Ver também

Biomineração

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