Um novo sistema transforma com sucesso moléculas simples de carbono em acetil-CoA, uma peça-chave da bioquímica que serve de base para fabricar múltiplos materiais. Para construir o sistema, os cientistas analisaram 66 enzimas e mais de 3.000 variantes enzimáticas. Este trabalho pode levar ao desenvolvimento de combustíveis e materiais sustentáveis, com uma pegada de carbono potencialmente neutra. Num avanço que rompe com as regras clássicas da biologia, investigadores da Universidade de Stanford e da Universidade Northwestern criaram um metabolismo artificial capaz de transformar dióxido de carbono residual em blocos químicos úteis. Não se trata de melhorar o que a natureza faz, mas de inventar novas vias metabólicas, inexistentes até agora.
O sistema desenvolvido converte formiato — uma molécula líquida simples que pode ser obtida a partir do CO₂ atmosférico usando eletricidade — em acetil-CoA, um metabolito universal presente em todas as células vivas. Como demonstração prática, a equipa utilizou posteriormente esse acetil-CoA para produzir malato, um composto utilizado em alimentos, cosméticos e plásticos biodegradáveis. Ao contrário das vias metabólicas naturais, este sistema é completamente sintético e funciona fora de qualquer organismo vivo. O conjunto de reações, denominado Reductive Formate Pathway (ReForm), foi construído a partir de enzimas projetadas para realizar transformações químicas que a evolução nunca desenvolveu. O resultado representa um salto relevante para a biologia sintética aplicada à reciclagem de carbono, com implicações que vão além do laboratório.
Além da natureza
Na busca por soluções para o aquecimento global, muitas estratégias se concentram na captura de CO₂. O verdadeiro desafio começa depois: o que fazer com ele. Transformá-lo em algo útil, estável e com valor económico é a parte difícil. O formiato ganhou destaque como ponto de partida porque pode ser produzido de forma relativamente eficiente a partir de água, CO₂ e eletricidade renovável. No papel, é um candidato ideal. Na prática, a biologia natural mal sabe o que fazer com ele. Apenas alguns microrganismos o metabolizam, e não precisamente com eficiência industrial. É aqui que a abordagem da equipa faz a diferença. Em vez de forçar as células a fazer algo para o qual não estão preparadas, eles projetaram uma via metabólica a partir do zero. Primeiro, o conceito. Depois, as enzimas necessárias, mesmo que não existissem previamente na natureza. Como explicou Michael Jewett, principal autor do estudo, o objetivo não era imitar processos biológicos conhecidos, mas abrir caminhos completamente novos para uma economia de carbono mais eficiente e menos dependente de recursos fósseis.
Testando milhares de enzimas por semana
Para construir o ReForm, a equipa precisava de enzimas capazes de catalisar reações inéditas. A solução foi recorrer à biologia sintética livre de células. Em vez de trabalhar com organismos vivos, extraíram a maquinaria molecular essencial e colocaram-na num ambiente controlado, dentro de um tubo de ensaio. Esta abordagem permite uma velocidade de experimentação muito superior. Enquanto em sistemas celulares testar algumas enzimas pode levar meses, aqui foi possível avaliar milhares de variantes todas as semanas. No total, foram analisadas 66 enzimas diferentes e mais de 3.000 versões modificadas até encontrar as combinações mais eficazes. Além disso, trabalhar fora de células vivas elimina muitas limitações: toxicidade, interferências metabólicas, controlo imperfeito das condições. Tudo é ajustado ao milímetro. Concentrações, cofatores, temperatura. Precisão cirúrgica.
Como funciona
O sistema final combina cinco enzimas personalizadas numa sequência de seis reações químicas. Cada etapa cumpre uma função específica e, em conjunto, permitem transformar formiato em acetil-CoA com uma eficiência notável para um sistema completamente artificial. Uma vez validado o núcleo do processo, os investigadores demonstraram a sua versatilidade convertendo acetil-CoA em malato. Eles também verificaram que a rota pode aceitar outros compostos ricos em carbono, como formaldeído ou metanol, o que amplia seu potencial de aplicação. Todo o processo ocorre fora das células. Isso não é um detalhe menor. Significa que ele pode ser escalonado, modificado e otimizado sem as restrições biológicas habituais. Uma espécie de fábrica bioquímica modular, projetada peça por peça.
Potencial
A médio prazo, tecnologias como a ReForm poderiam alimentar a produção de plásticos biodegradáveis, combustíveis sintéticos ou ingredientes químicos hoje derivados do petróleo. Elas não substituirão de uma vez a indústria química tradicional, mas podem reduzir progressivamente a sua pegada. Elas também se encaixam bem em modelos descentralizados: pequenas fábricas acopladas a fontes de CO₂ residual e energia renovável local. Indústria mais distribuída. Menos transporte. Menos dependência externa. A longo prazo, esta abordagem reforça uma ideia fundamental em sustentabilidade: o CO₂ não é apenas um problema a ser enterrado, mas um recurso mal gerido. Aprender a reutilizá-lo de forma eficiente, segura e economicamente viável pode marcar a diferença entre uma transição energética incompleta e uma verdadeiramente transformadora.
