Vestindo luvas, camisa de mangas longas, botas, com cabelos presos e máscara cirúrgica, a bióloga Luanne Lima segura um borrifador com um líquido descontaminante e uma espátula. A pesquisadora se coloca em pé em meio às árvores e se prepara para fazer uma coleta de amostras de solo. O material reunido será embalado em pequenos sacos plásticos fechados hermeticamente e guardado no gelo até ser encaminhado para um laboratório. Cientistas buscam, nas amostras, moléculas de DNA

O DNA pode vir de células de pele, muco, fezes, saliva e até de organismos mortos que estão nas amostras coletadas pelos pesquisadores. “Com apenas uma amostra podemos identificar todos os vertebrados, invertebrados ou microrganismos que passaram por aquele solo”, afirma Lima, que é pesquisadora colaboradora do Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio). “É possível fazer um monitoramento em larga escala de um determinado ambiente em apenas uma expedição de campo”, diz a bióloga.

Poucos dias após a chegada das amostras aos laboratórios, é possível ter informações valiosas sobre espécies que transitam tanto no solo – como no caso do material coletado pela bióloga –, quanto na água e até mesmo as que deixam vestígios no ar. O DNA extraído é sequenciado e um mundo de possibilidades se abre aos olhos treinados de cientistas em um tempo recorde de algumas semanas. Para efeito de comparação, métodos tradicionais de observação e armadilhas fotográficas podem levar meses ou anos para gerar dados sobre espécies em determinados ambientes.

Pesquisadores coletam amostra de solo para análise de DNA ambiental na Floresta Nacional do Tapajós no Pará. FOTO: Rodrigo Avelar / Acervo do Instituto Tecnológico Vale

A técnica de DNA Ambiental Metabarcoding

A abordagem está entre as utilizadas pelos pesquisadores do consórcio científico Genômica da Biodiversidade Brasileira (GBB). Resultado de uma parceria entre o Instituto Tecnológico Vale (ITV) e o ICMBio, o consórcio vai gerar dados genômicos da fauna e da flora brasileiras, incluindo 80 genomas de referência

Em uma única amostra do ambiente pode haver milhares de fragmentos de DNA. “É como se os seres vivos deixassem pegadas invisíveis por onde passam”, explica Jacqueline Batista, coordenadora do Laboratório Temático de Biologia Molecular (LTBM), do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA). “Então, a partir de metodologias laboratoriais, é possível detectar quem deixou aquela pegada e, às vezes, determinar o trajeto que foi feito”, afirma.

Cada “pegada” pode ser identificada em bases de dados de genomas já existentes. Após o sequenciamento, basta buscar pela sequência de letrinhas do DNA encontrado na amostra dentro de bancos de dados. Essa técnica é particularmente útil para o estudo de seres que são difíceis de detectar ou de capturar, como os microrganismos e espécies raras ou crípticas.

O diferencial do DNA Ambiental é identificar múltiplas espécies sem a necessidade de coletar indivíduos, utilizando apenas o DNA extraído dos vestígios deixados por eles no ambiente por onde passaram. “Imagine que eu queira saber se tem pirarucu em um lago de determinada região, mas não quero ter que pescar o peixe para isso. Então posso coletar uma amostra da água desse lago e, sem tocar no peixe, consigo saber se ele vive por ali”, exemplifica Batista. “É uma metodologia não invasiva que possibilita termos uma fotografia daquele momento naquele ambiente”, afirma.

Um dos desafios, porém, está na quantidade de dados disponíveis para identificar e comparar as mudanças que podem ter acontecido ao longo do tempo no DNA das espécies estudadas. “Como é uma técnica muito usada para identificar espécies raras ou elusivas [que se esquivam], difíceis de ver, pode acontecer de, ou o DNA estar em baixa quantidade na amostra e você não conseguir identificar, ou a espécie ser tão diferente que mesmo com o DNA sequenciado você não encontra nos bancos de dados a sequência relativa a ela”, comenta a bióloga Izabela Santos Mendes, colaboradora do GBB. “Se o banco de dados de referência não for suficiente ou se uma sequência não estiver ali, não é possível identificar a espécie”, resume a pesquisadora.

A bióloga Luanne Lima lembra o caso de uma coleta que fez no Pantanal. “Inicialmente, apesar de eu ter coletado próximo a latrinas de ariranhas, seu barcode não foi identificado na busca no banco de dados, que tinha pouquíssimas sequências, algumas com erros. Então guardei aquele resultado e, dois anos depois, procurei de novo no banco de dados e tinham entrado sequências muito boas e assim pude fazer a identificação”, conta a bióloga. Para ela, a qualidade e abrangência dos bancos de dados são cruciais para a identificação precisa das espécies.

O DNA Ambiental Metabarcoding é uma ferramenta relativamente nova: surgiu nos anos 2000, mas há referências à técnica desde o final dos anos 1980. Com o avanço da tecnologia e o aprimoramento da bioinformática

Na tentativa de baratear os custos e agilizar o trabalho, em novembro de 2024 uma equipe de brasileiros ficou em terceiro lugar na competição internacional Xprize Rainforest. O desafio era fazer, em 24 horas, um levantamento da biodiversidade em uma área de 100 hectares na Floresta Amazônica com equipamentos de coleta remota. A análise de dados deveria ser feita em dois dias. Para isso, uma das apostas das equipes que participaram foi o DNA Ambiental Metabarcoding.

O uso da técnica está em teste no Programa Nacional de Monitoramento da Biodiversidade, também chamado de Programa Monitora, do ICMBio. “É uma iniciativa de longa duração, porque o monitoramento é algo que acontece no longo prazo, ou até com prazo indefinido”, afirma Rodrigo Jorge, coordenador de Monitoramento da Biodiversidade do instituto.

O Monitora realiza há dez anos, em todos os biomas brasileiros, o acompanhamento de espécies, de habitats e de processos ecológicos, como polinização por exemplo. O programa aplica dois tipos de protocolos: o básico, que deve ser simples, de baixo custo e aplicável por pessoas não especialistas, e o avançado, que é mais custoso e depende da atuação de especialistas.

Nos protocolos avançados, são utilizadas diferentes técnicas, como armadilhas fotográficas e expedições de campo com a ajuda de pessoas de comunidades locais. Devido à dificuldade de monitorar a biodiversidade brasileira em sua totalidade, o ICMBio estabelece certos grupos de interesse para acompanhamento contínuo.

Com a implementação do consórcio Genômica da Biodiversidade Brasileira, o Monitora passou a realizar testes utilizando DNA Ambiental Metabarcoding como protocolo avançado de monitoramento. Em 2024, foram realizadas duas expedições para coleta de materiais. Na primeira, em junho, os cientistas reuniram 219 amostras, como de solo e de serrapilheira, na Floresta Nacional do Tapajós (PA).

Já a segunda, em setembro do mesmo ano, foi realizada na Reserva Extrativista do Rio Cajari (AP) com foco apenas na coleta de água. Os cientistas carregam consigo seringas com um filtro acoplado que separa o DNA dos demais elementos presentes na água. Ao todo, foram coletadas 195 amostras. O objetivo do projeto é identificar peixes, mamíferos, aves, répteis, anfíbios e invertebrados do bioma amazônico.

Em 2025, os pesquisadores do ITV e ICMBio planejam realizar coletas em ambientes marinhos costeiros e, em 2026, em campos abertos

O intuito, no entanto, não é que a abordagem do DNA Ambiental Metabarcoding substitua outras técnicas já aplicadas pelo ICMBio dentro do Monitora, mas que seja um complemento. “É uma tecnologia que consegue dar uma resposta complementar muito interessante para o projeto, pois permite ampliar os alvos de monitoramento, detectar espécies que são difíceis de encontrar com métodos de amostragem, avaliar se aumentou ou diminuiu a presença de alguma espécie naquele local e gerar vários indicadores importantes”, afirma Jorge.

Um dos objetivos é comparar os dados encontrados por meio das coletas de DNA Ambiental com os já gerados pelo Programa Monitora nos últimos dez anos. “Fazendo sequenciamento, nós vemos não só as espécies que circulam ali, mas também identificamos espécies invasoras, entendemos a dieta e as cadeias alimentares, além de sabermos o que aconteceu com uma espécie depois de grandes mudanças ambientais, como incêndios”, explica a bióloga Luanne Lima.

Um punhado de material coletado pode gerar um volume de dados tão grande que, em alguns casos, apenas um supercomputador é capaz de processá-los. Consequentemente, análises de várias espécies de diferentes biomas podem levar meses para serem concluídas. “Vem tudo em linguagem de computador, então é preciso traduzir para analisar o conteúdo, o que demanda tempo e recursos”, comenta Bitencourt.

Além de infraestrutura laboratorial, o uso do DNA Ambiental exige investimento em recursos humanos, ou seja, pessoas treinadas para coletar, sequenciar e analisar as amostras específicas para DNA Ambiental Metabarcoding. Desde o início do consórcio, já foram capacitados 29 servidores e bolsistas do ICMBio em coleta de amostras de eDNA Metabarcoding e 9 em análise de dados. “É uma técnica nova, então não tem muitas pessoas especializadas, principalmente fora do Sudeste e, em especial, no Norte do país, onde estamos atuando”, observa Bitencourt.

Com mais gente preparada, fica mais fácil vislumbrar um futuro em que os dados gerados por eDNA vão embasar políticas públicas e estratégias de manejo para conservação da biodiversidade. “É uma tecnologia que agrega muito aos trabalhos que envolvem monitoramento e detecção de espécies ameaçadas”, diz Batista, coordenadora do Laboratório Temático de Biologia Molecular (LTBM) do INPA.