Efeitos sobre microrganismos

Os organismos presentes nos solos desempenham funções essenciais nestes ecossistemas (SPADOTTO et al., 2004), auxiliando também o pleno desenvolvimento dos cultivos agrícolas (ARISTILDE et al., 2017); estas funções podem ser negativamente comprometidas pelo excesso de pesticidas aplicados nas culturas agrícolas, alterando também a quantidade, diversidade e composição de espécies microbianas (SPADOTTO et al., 2004).

Após as primeiras aplicações de pesticidas em determinado solo, é possível observar um processo de seleção de microrganismos capazes de metabolizar determinado composto, com um aumento inicial do número de células, acompanhado de maior atividade de degradação, que se acentua à medida que maior volume do pesticida é aplicado (SPADOTTO et al., 2004). Entretanto, a toxicidade do composto pode afetar a própria microbiota degradadora e contribuir para a ocupação de patógenos resistentes à contaminação daquele solo (SPADOTTO et al., 2004).

Os efeitos potenciais de glifosato sobre microrganismos de solo e seus processos, como a manutenção da estrutura do solo e ciclagem de nutrientes são motivos de real preocupação (RATCLIFF; BUSSE; SHESTAK, 2006). Um dos surfactantes usados nas formulações comerciais, POEA, é considerado tóxico para espécies de bactérias e protozoários (RATCLIFF; BUSSE; SHESTAK, 2006). Glifosato pode alterar os ecossistemas naturais por afetar diferentes componentes da comunidade microbiana do solo (ERMAKOVA et al., 2010), causando mudanças na população microbiana e sua atividade (ARAÚJO; MONTEIRO; ABARKELI, 2003), alterando as funções biológicas e a diversidade funcional deste ambiente (YU et al., 2015). Glifosato tem sido relacionado à inibição da fixação anaeróbica de nitrogênio no solo (AMARANTE JR.; SANTOS, 2002).

Aristilde et al. (2017) realizaram um estudo sobre as respostas metabólicas e de crescimento de três espécies bacterianas de laboratório (Pseudomonas putida KT2440, P. putida S12 e P. protegens Pf-5) e uma espécie isolada de solo agrícola (P. fluorescens RA12) crescendo em meio com succinato e diferentes concentrações de glifosato. As taxas de crescimento de S12 e KT2440 foram reduzidas em 5 mM de glifosato, mas Pf-5 e RA12 não exibiram qualquer efeito adverso sobre crescimento, nas duas concentrações testadas, demonstrando diferenças de sensibilidade ao herbicida espécie e dose-específicas. O comprometimento da biossíntese de novo de aminoácidos aromáticos, em maior grau, triptofano, foi o principal responsável pelos efeitos sobre o crescimento nas diferentes

espécies de Pseudomonas. A adição de aminoácidos aromáticos ao meio de cultivo de S12 reverteu a completa inibição do crescimento observada nesta espécie, com taxa similar àquela do cultivo-controle. O perfil metabolômico demonstrou que a suplementação com aminoácidos aromáticos restaurou os níveis intracelulares de muitos metabólitos, além daqueles associados à via do shikimato, sugerindo que os níveis de aminoácidos aromáticos estão conectados ao balanço metabólico de outros aminoácidos e de metabólitos contendo aminoácidos.

Mbanaso et al. (2013), Charlesworth et al. (2014) e Mbanaso et al. (2014) realizaram estudos experimentais para determinar o efeito de herbicidas à base de glifosato (HBG) na retenção de hidrocarbonetos e nos processos de biodegradação que ocorrem em sistemas de pavimentação permeável (SPP), um tipo de sistema de drenagem sustentável. Os resultados indicaram que tais herbicidas prejudicaram a retenção de poluentes: apenas 9,3% dos hidrocarbonetos lançados nos sistemas foram retidos. Estudos anteriores haviam demonstrado que SPP contaminados com óleo mineral retiveram 98,7% dos óleos adicionados e biodegradaram este óleo in situ por muitas semanas. Nos sistemas experimentais onde um HBG foi adicionado foram liberados no efluente pelo SPP concentrações muito maiores de metais pesados, como chumbo, cobre e zinco. Os autores sugerem que HBG pode ter a capacidade de lavar substâncias tóxicas através das camadas do SPP, por um longo período de tempo, atingindo águas subterrâneas e colocando em risco o abastecimento público de água potável. Charlesworth et al. (2014) afirmam que o surfactante presente nas formulações de HBG pode formar uma emulsão com o óleo de motor facilitando a liberação de metais pesados (<0,01%) associados ao óleo puro. Em geral, o herbicida aumentou a atividade total das comunidades microbianas nos sistemas e teve um efeito estimulante do número de populações de fungos e bactérias, e atuou como fonte de nutrientes para a comunidade microbiana do sistema, especialmente, sustentando as populações bacterianas. Os protistas usados como organismos bioindicadores e também responsáveis pelos processos de biodegradação, foram inicialmente afetados de maneira severa pelo herbicida, mas demonstraram resiliência com rápida recuperação e aumento populacional (MBANASO et al., 2013). Entretanto, a presença do herbicida foi associada com um declínio de riqueza de espécies de taxa protistas, contribuindo para a predominância de gêneros protistas mais robustos, cosmopolitas e ubíquos (MBANASO et al., 2013). Os resultados sugerem um comprometimento das capacidades de retenção e biodegradação do SPP devido à aplicação de HBG, resultando em um funcionamento ineficaz do sistema.

O aumento da resistência aos antibióticos pode ser fisiológico ou transitório, ocorrendo como uma resposta adaptativa das espécies quando em ambientes que induzem significativas alterações na expressão gênica, mas que pode desaparecer caso o agente indutor seja removido (KURENBACH et al., 2015). No uso clínico, porém, essa característica pode comprometer o tratamento, uma vez que nos antibiogramas realizados com a bactéria causadora da infecção no paciente, pode ser observada uma susceptibilidade que não se confirma durante a terapia antibiótica (KURENBACH et al., 2015). Os usos urbano e agrícola dos pesticidas pode aumentar a chance de exposição de patógenos humanos a estes compostos, podendo induzir resistência cruzada (KURENBACH et al., 2015). Neste contexto, Kurenbach et al. (2015) testaram se a exposição de E. coli e

Salmonella typhimurium a três formulações comerciais de herbicidas, Kamba, 2,4-D e

Roundup®_{, poderia induzir uma resposta alterada aos antibióticos ampicilina,}

ciprofloxacina, cloranfenicol, kanamicina e tetraciclina, focando nos efeitos subletais que os pesticidas poderiam causar nos microbiomas ambiental e humano. As respostas variaram de acordo com o herbicida, o antibiótico e a espécie bacteriana, mas apontavam para uma indução de bombas de efluxo e mudanças reversíveis na permeabilidade da membrana. Observou-se que, em alguns ensaios, as taxas de crescimento das cepas diminuíram na presença do herbicida e do antibiótico, mesmo em concentrações inferiores à Concentração Inibitória Mínima (CIM) estabelecida para cada formulação. Em S. typhimurium, glifosato aumentou a concentração de kanamicina necessária para atingir a dose letal, elevando também a resistência de E. coli à kanamicina, mas aumentou a susceptibilidade à cloranfenicol. As concentrações de antibióticos toleradas por S. typhimurium aumentaram em cerca de cinco vezes quando Roundup® _{foi combinado com ciprofloxacina ou com}

kanamicina, para o qual, a concentração tolerada aumentou de 6,9 para 40 µg/ml em presença de glifosato, dose normalmente utilizada em linhagens genotipicamente resistentes a kanamicina. Resultados similares foram obtidos com E. coli. A resposta ao antibiótico induzida pelo herbicida variou e chegou a ser mais de 3 vezes maior do que o CIM obtido na ausência do pesticida, sem necessidade de exposição prévia aos herbicidas, demonstrando, pela primeira vez, que bactérias expostas simultaneamente a herbicidas e antibióticos podem ter sua susceptibilidade aos antimicrobianos alterada.

Pesticidas que diminuem o CIM de um antibiótico o convertem em uma importante força seletiva em concentrações menores do que normalmente são, um efeito que pode ser mais concentrado em animais de fazenda por conta da pulverização dos herbicidas ou da cadeia alimentar e mais exposições para insetos, solo e microflora vegetal (KURENBACH

et al., 2015). Testar cada composto isoladamente e somente focando nos efeitos severos aos microrganismos, como atualmente são feitas as avaliações de herbicidas, pode subestimar sua função na emergência de fenótipos de resistência a antibióticos (KURENBACH et al., 2015).