O que o COVID nos ensinou sobre como se preparar para uma pandemia de plantas? - Nerd Ciência
À medida que o mundo continua a combater o COVID-19, a ameaça de doenças infecciosas nunca foi tão aparente. A próxima pandemia devastadora pode atingir as plantas. Os patógenos agrícolas estão evoluindo e se espalhando a um ritmo preocupante – e a pandemia de COVID oferece lições importantes sobre como devemos nos preparar para eles.
As doenças das plantas podem ser catastróficas. Um dos piores foi doença do Panamá, que destruiu plantações de banana na América Central e do Sul na década de 1950, devastando uma importante fonte de alimentos e indústria. A doença do Panamá é causada por um fungo e, como a maioria dos fungos, se espalha através de esporos. Essas partículas microscópicas são transportadas pelo vento, chuva e solo – neste caso, desde o Panamá até a América Central e América do Sul.
Os esporos se espalham facilmente por sua natureza, mas o comércio global e as mudanças climáticas estão acelerando esse processo. Tempestades poderosas e outros eventos climáticos extremos trazer patógenos para novas regiões onde as plantas não desenvolveram resistência. A monocultura moderna só aumenta a vulnerabilidade das culturas à infecção.
Existem soluções eficazes para controlar doenças de plantas: fungicidas químicos, variedades de culturas resistentes e o uso emergente de pesticidas biológicos. A empresa onde trabalho, Joyn Bio, está no ramo de produtos biológicos, onde projetamos micróbios naturais para criar biopesticidas e produtos de biofertilidade de alto desempenho.
No entanto, assim como o SARS-CoV-2, as doenças das plantas sofrem mutações rapidamente e as variantes exigem novas estratégias de controle. Por exemplo, a doença do Panamá foi inicialmente derrotada pela introdução da agora familiar variedade de banana Cavendish, que era resistente. No entanto, por meio de mutação, uma variante da doença pode infectar essas plantas e ameaçar a produção comercial de bananas globalmente.
Para proteger as plantas contra patógenos inovadores, precisamos nos preparar. Infelizmente, os últimos anos nos mostraram a importância dessa preparação.
Embora ainda não seja possível vacinar plantas assim como vacinamos humanos, podemos aprender com o sucesso do desenvolvimento da vacina COVID-19, que aconteceu em tempo recorde com base em uma sólida base científica. A Moderna produziu seu protótipo de vacina dias depois de acessar a sequência do genoma viral – uma conquista que só foi possível devido às pesquisas existentes em imunologia e virologia, juntamente com novas tecnologias para o desenvolvimento de vacinas, como vacinas de mRNA.
Na agricultura, temos sistemas de vigilância eficazes para nos alertar sobre patógenos agrícolas emergentes, mas não temos estrutura para desenvolver rapidamente soluções para essas ameaças. Precisamos construir a estrutura técnica agora, porque uma vez no meio de uma pandemia, será tarde demais.
Uma nova estrutura poderia se basear em programas para acelerar o desenvolvimento de antibióticos humanos; por causa da evolução da resistência a antibióticos em bactérias, novos tratamentos são necessários, e nossa melhor aposta é identificar "superbactérias" ameaçadoras e, então, prototipar novos antibióticos antes que essas cepas surjam.
No mundo agrícola, as mega-ameaças são principalmente fungos, responsáveis ​​pela maioria das doenças de plantas. Os fungicidas existentes e as técnicas de melhoramento de plantas são eficazes e amplamente utilizados, mas no caso de um avanço, estamos em apuros. Pode levar uma década ou mais para desenvolver novos agentes químicos ou soluções de melhoramento de plantas.
Nesse ínterim, existem oportunidades para aproveitar o progresso da biologia sintética para avançar nos biofungicidas. Na Joyn Bio, estamos trabalhando em novos modos de ação fungicida e micróbios para entregá-los às plantas cultivadas. Os biofungicidas abrangem uma ampla categoria de soluções que variam de micróbios vivos a produtos químicos biológicos, como proteínas e ácidos nucleicos. Podemos "pré-carregar" a descoberta e o desenvolvimento de novos tratamentos nesta categoria usando ferramentas comprovadas de biotecnologia.
Tecnologias de engenharia genética e ferramentas de biologia sintética nos permitem identificar biofungicidas seguros e eficazes, potencializar seu desempenho e aumentar rapidamente sua produção.
Uma estratégia de resposta rápida é possível usando este modelo, mas exigirá alguns elementos-chave:
Pré-teste de segurança e eficácia: Podemos acelerar a transição do laboratório para o campo, concentrando-nos em categorias gerais que são conhecidas ou que provavelmente apresentam riscos de segurança muito baixos para humanos e meio ambiente. Uma abordagem é fornecer biofungicidas às culturas por meio de hospedeiros pré-testados (como bactérias inofensivas). Outra é usar proteínas ou RNA que visam apenas uma espécie específica de fungo e depois se degradam rapidamente no ambiente. Claro, outro grande aprendizado do COVID-19 é a importância da educação e da comunicação para permitir a aceitação social das novas tecnologias.
Estabeleça bibliotecas para triagem e otimização rápidas: As bibliotecas genéticas têm sido fundamentais para a inovação da biologia sintética porque permitem a rápida construção e avaliação de diversas populações de variantes genéticas. A mesma estrutura se aplica aos biofungicidas; podemos rastrear milhares a milhões de variantes para identificar e otimizar aquelas que interferem seletivamente em um determinado patógeno. Uma vez que sabemos que um agente específico pode interromper uma doença, podemos desenvolver os meios para fornecer a solução, seja por meio de um micróbio projetado (como estamos fazendo na Joyn Bio) ou biomoléculas como RNA (procurado pela GreenLight Biosciences) e proteínas ( como a tecnologia de anticorpos da Biotalys).
Produção escalável usando sistemas padronizados de fabricação e entrega: A biotecnologia oferece a oportunidade de prototipar e dimensionar rapidamente a produção de biofungicidas usando sistemas de fabricação padrão. Graças à produção barata e em larga escala e às formulações estáveis ​​em prateleira, podemos fazer a transição rápida de soluções de laboratório para o campo para avaliação e aplicação.
A questão não é se enfrentaremos uma pandemia de plantas, mas se estaremos prontos quando ela ocorrer. Para proteger plantações e suprimentos de alimentos, precisamos desenvolver uma solução pré-carregada – uma plataforma que possa ser rapidamente dimensionada e implantada em caso de emergência.
Embora não possamos proteger todas as plantas de todos os patógenos, podemos antecipar um subconjunto de doenças prováveis ​​em culturas-chave e tomar medidas para preparar soluções. Podemos construir nosso bote salva-vidas hoje ou esperar e ver o que acontece quando a crise chegar. As tecnologias e capacidades existem hoje. A escolha de implantá-los ou não é nossa.