Efeitos da exposição ao pesticida carbofurano em duas espécies de microalgas (Desmodesmus communis e Pediastrum boryanum) e seu potencial de biorremediação

Abstract

As microalgas são organismos de extrema importância responsáveis pela produção de matéria orgânica e oxigênio nos ambientes aquáticos, portanto, qualquer alteração causada por agrotóxicos na estrutura e/ou função desses organismos podem acarretar graves consequências para a biota. Nesta linha,, os efeitos tóxicos do pesticida carbofurano foram avaliados sobre duas espécies de microalgas da Classe Chlorophyceae, Pediastrum boryanum e Desmodesmus communis, a partir da mensuração de: viabilidade celular, biomassa, teor de clorofila e quantificação de espécies reativas de oxigênio (ERO). Ainda, foi avaliada a capacidade de estas algas retirarem o carbofurano presente no meio extracelular. Para tanto, ambas as espécies foram expostas agudamente ao carbofurano (100, 1.000 e 10.000 µg L-1 ) na sua formulação comercial Furadan 350 SC® por 7 dias. Com o objetivo de escolher o melhor método para analisar a viabilidade das microalgas, foram testadas três metodologias usadas rotineiramente para medir a viabilidade de células animais – MTT, Azul de Evans e Vermelho Neutro (VN) – em P. boryanum e D. communis expostas ao herbicida glifosato (Roudup Transorb®), usado neste caso como tóxico de referência. Os resultados mostraram que as técnicas de MTT e VN são ferramentas aptas a serem utilizadas em análises de toxicidade de microalgas-alvo do estudo, sendo que o VN apresentou maior sensibilidade e o MTT maior facilidade de execução. Dessa forma, foi utilizado o MTT para medir a viabilidade das algas expostas ao carbofurano e não foi observada redução na viabilidade das células. Ainda, registramos que ambas as espécies cresceram quando em contato com o agroquímico, embora D. communis tenha apresentado crescimento menor que o controle, indicando um efeito negativo do pesticida sobre a espécie. Assim como a viabilidade celular, a concentração de clorofila não foi afetada pela presença do carbofurano. Em contrapartida, pudemos observar um aumento significativo na produção de ERO em D. communis e P. boryanum na maior concentração de exposição, sendo este aumento observado já aos quatro dias de exposição para a primeira alga e apenas ao sétimo dia para a segunda. Quanto à concentração de carbofurano no meio de cultivo, houve um rápido decréscimo do pesticida quando na presença das algas, indicando que elas foram capazes de remover o químico do meio em, no máximo, 5 dias de exposição. Em resumo, nossos resultados demonstram que existem diferenças de sensibilidade entre as duas algas, sendo a D. communis mais sensível. Além disso, a aplicação do carbofurano pode exercer efeitos negativos sobre as espécies de microalgas testadas, sendo estes expressos na forma de inibição do crescimento e geração de ERO; no entanto, tais efeitos ocorrem, principalmente, em concentração muito elevada do pesticida. Pela resistência e capacidade das microalgas em concentrar o carbofurano, sugere-se a possibilidade de utilização destas cepas como ferramentas para descontaminação de ambientes impactados por esta classe de contaminantes.

Microalgae are very important organisms responsible for the production of organic matter and oxygen in aquatic environments. Therefore, any change caused by pesticides in the structure and / or function of these organisms may have serious consequences for biota. For this reason, the toxic effects of carbofuran were evaluated in two freshwater Chlorophyceae, Pediastrum boryanum and Desmodesmus communis. The parameters cell viability, biomass, chlorophyll a content and production of Reactive Oxygen Species (ROS) were measured. Still, we evaluated the capacity of these algae to remove carbofuran from the medium. Both species were exposed to carbofuran (100, 1000, and 10000 µg L-1 ) as its commercial formula Furadan 350 SC® for 7 days. To choose the best method to analyze microalgae cell viability, we tested three methods which are routinely used to measure cell viability of animal cells – MTT, Evans’ Blue, and Neutral Red (NR). This test was performed on P. boryanum and D. communis exposed to the herbicide glyphosate (Roudup Transorb® ), used as a reference toxicant. Results showed that the techniques MTT and NR are appropriate tools to measure the microalgae cell viability. The NR was more sensitive and MTT the easiest to perform. Thus, MTT was used to measure cell viability of the microalgae exposed to carbofuran, and no reduction in their viability was observed. Likewise, we verified that both algae grew in the presence of the pesticide, however, D. communis was more affected by the pesticide than the control, indicating a negative effect of the pesticide on this species. As well as cell viability, chlorophyll a content was not affected by the presence of carbofuran. On the other hand, we observed a significant increase in ROS production by the fourth and seventh day for D. communis and just by the seventh day for P. boryanum, at the highest concentration tested. Regarding carbofuran concentration in the medium, there was a rapid decrease of its concentration in the presence of microalgae, which suggest that they are able to bioconcentrate the agrochemical at the maximum of 5 days. In summary, our results show that exist sensitivity differences between the two microalgae for carbofuran, being D. communis the most sensitive. Furthermore, the carbofuran exerted toxicity in the two species tested, being the toxic effects expressed as growth inhibition and ROS production; however, toxicity occured mainly when the pesticide was present in high concentration. Due to their resistance and capacity to remove the agrochemical from the environment, even in high concentrations, these species have potential to be used as tools for decontamination of carbofuran contaminate environments.