Entrevista com Ian Castro-Gamboa: a química que ajuda a compreender a biodiversidade
Entre plantas, fungos e microrganismos existe uma diversidade de moléculas que a ciência ainda conhece apenas em parte. Nesta entrevista, Ian Castro-Gamboa, professor do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista (UNESP), pesquisador do Núcleo de Biossíntese, Bioensaios e Ecofisiologia de Produtos Naturais (NuBBE) e integrante do Comitê Gestor do INCT-Nature, explica por que a diversidade química deve ser entendida como uma dimensão da própria biodiversidade. Ele aborda a relação entre química, evolução e ambiente, mostra como metabolômica, espectrometria de massas, ressonância magnética nuclear e análise de dados, técnicas explicadas ao longo do texto, mudaram a pesquisa com produtos naturais. O papel das redes colaborativas na formação de pesquisadores e na geração de conhecimento sobre a biodiversidade brasileira também é discutido.
Fora do laboratório, essa curiosidade também aparece em outros interesses. Ian gosta de descobrir novos artistas, ouvir discos, ir a shows e viajar com atenção à cultura e ao cotidiano dos lugares. Também se interessa por gastronomia, gosta de cozinhar, preparar café e explorar a coquetelaria. Ele reconhece nesses hábitos algo que também está presente no trabalho científico: observar com atenção, testar variáveis, comparar resultados e entender por que pequenas mudanças podem produzir respostas diferentes.
Leia a entrevista abaixo:
Você trabalha com evolução, química e biodiversidade ao mesmo tempo. Como essas diferentes áreas se conectam para responder perguntas científicas?
Para mim, essas áreas são maneiras complementares de estudar o mesmo sistema biológico. A evolução ajuda a compreender como os organismos se diversificaram e se adaptaram ao longo do tempo. A química nos permite enxergar outra parte dessa história. Plantas, fungos e microrganismos produzem moléculas para se defender, competir, interagir com outros organismos e responder às mudanças do ambiente
Quando comparamos espécies, populações, estágios de desenvolvimento ou condições ambientais, começamos a reconhecer padrões químicos. Podemos perguntar por que determinadas plantas acumulam certos compostos e outras não, como um microrganismo reorganiza seu metabolismo diante de um estresse ou de outro organismo, e até que ponto essas diferenças químicas refletem história evolutiva, ambiente ou a interação entre ambos.
É nessa interface que estão muitas das perguntas que mais me interessam. A molécula deixa de ser apenas um objeto a ser isolado e identificado. Uma molécula pode contar muito sobre o organismo que a produz: como ele responde ao ambiente, como interage com outros seres vivos e até alguns aspectos de sua história evolutiva.. Por isso, compreender a diversidade química é uma forma de ampliar a maneira como descrevemos e interpretamos a própria biodiversidade.
Sua pesquisa busca identificar moléculas produzidas por plantas e microrganismos. Por que conhecer essa diversidade química é importante para a ciência?
Existe uma enorme diversidade química em cada planta, fungo ou microrganismo, e ainda conhecemos apenas uma pequena parcela do que a biodiversidade brasileira pode produzir. Quando falamos em biodiversidade, normalmente pensamos em espécies, genes e ecossistemas. A composição química desses organismos é outra dimensão dessa diversidade, muito menos visível e ainda insuficientemente documentada.
Essas moléculas cumprem funções essenciais para os próprios organismos e também podem apresentar propriedades úteis para a sociedade. A história dos produtos naturais mostra isso com clareza: medicamentos, agentes para proteção de culturas, alimentos, aromas e muitos outros produtos tiveram origem direta ou indireta na observação da química produzida por seres vivos.
O que me interessa especialmente é conhecer essa diversidade antes mesmo de perguntar para que ela poderá servir. Precisamos saber quais moléculas existem, como são produzidas, em quais tecidos ou fases aparecem, como variam entre espécies e de que maneira respondem ao ambiente. Primeiro precisamos entender o que existe e como funciona. Depois, quando encontramos algo com potencial de aplicação, podemos investigar esse caminho com muito mais segurança..
Além disso, conhecer é também uma forma de dar valor científico à biodiversidade e apoiar sua conservação e seu uso responsável. Algumas moléculas poderão resultar em aplicações no futuro. Outras talvez nunca tenham uma aplicação direta, mas serão importantes para explicar processos evolutivos, ecológicos ou fisiológicos. Em ambos os casos, o ganho para o conhecimento científico é real.
Hoje, existem técnicas capazes de analisar milhares de moléculas rapidamente. Como essas tecnologias mudaram a forma de fazer pesquisa com produtos naturais?
Mudaram profundamente. Durante muito tempo, estudar produtos naturais significava, em grande parte, isolar e identificar uma substância de cada vez. Esse trabalho continua essencial, mas hoje conseguimos observar centenas ou milhares de sinais químicos antes de decidir onde concentrar nossa atenção..
Na metabolômica, uma das áreas em que trabalho, tentamos obter uma visão ampla da química de uma planta, de um fungo ou de outro sistema biológico. Para isso usamos técnicas capazes de separar, detectar e identificar moléculas. Em pouco tempo, esses equipamentos podem produzir milhares de informações, que depois comparamos com ferramentas estatísticas e computacionais. Depois, ferramentas estatísticas e computacionais nos ajudam a comparar amostras, reconhecer padrões, relacionar esses padrões a variáveis biológicas e escolher onde vale a pena aprofundar a investigação.
Isso tornou a pesquisa muito mais orientada por dados e por hipóteses. Hoje podemos priorizar amostras ou moléculas, reconhecer rapidamente compostos já conhecidos e reduzir o esforço gasto na redescoberta do que já foi descrito. Ao mesmo tempo, a tecnologia não substitui a pergunta biológica. Quanto mais dados produzimos, mais importante se torna saber o que queremos comparar, como o experimento foi desenhado e quais controles são necessários.
O avanço da espectrometria de massas [técnica para detectar moléculas de interesse], da ressonância magnética nuclear [técnica utilizada para descobrir a composição de materiais e moléculas] e da ciência de dados aproximou ainda mais química, biologia, estatística e computação. Hoje, o desafio não é apenas gerar informação em grande escala. Produzir muitos dados já não é o maior problema. O desafio é saber se esses dados são confiáveis, entender o que eles significam biologicamente e permitir que outros pesquisadores consigam testar e usar aquilo que encontramos.
Como integrante do Comitê Gestor de Inovação Científica, quais oportunidades você enxerga para fortalecer a pesquisa colaborativa dentro do INCT-Nature?
Vejo uma oportunidade extraordinária porque o INCT-Nature reúne pesquisadores com coleções biológicas, conhecimento taxonômico, técnicas analíticas, instrumentos avançados, ensaios biológicos e ferramentas computacionais que dificilmente estariam reunidos em um único grupo. Nenhum grupo consegue dominar sozinho todas essas áreas. Um grupo conhece muito bem determinados organismos, outro possui uma técnica analítica específica, outro desenvolve métodos computacionais. Quando essas pessoas começam a trabalhar juntas desde a pergunta inicial, conseguimos fazer estudos muito mais completos.. Por isso, integração não pode ser apenas uma intenção institucional; ela precisa aparecer no desenho dos projetos, no compartilhamento de infraestrutura, nos dados e na circulação das pessoas.
Um grupo pode ter uma coleção biológica excepcional, outro dominar determinada técnica analítica, outro desenvolver métodos computacionais e outro realizar ensaios biológicos. Quando essas capacidades são conectadas desde o início em torno de uma pergunta comum, a pesquisa ganha consistência e evita que cada etapa seja conduzida de forma isolada. Redes como o INCT também permitem que equipamentos de alto custo e plataformas multiusuárias sejam utilizados de maneira mais ampla e estratégica.
Também considero essencial criar condições para que estudantes e jovens pesquisadores circulem entre os grupos, aprendam diferentes técnicas e participem de projetos que atravessem fronteiras disciplinares e institucionais. Essa circulação dos estudantes é, para mim, um dos maiores ganhos de uma rede científica. Eles aprendem novas técnicas, convivem com outras formas de pensar e percebem que problemas científicos complexos quase nunca são resolvidos dentro de uma única área. Uma colaboração realmente duradoura não se mede apenas pelo número de trabalhos publicados, mas também pela capacidade de formar pessoas que saibam trabalhar em equipe, compartilhar dados, discutir resultados criticamente e construir novas perguntas.
Para mim, inovação dentro de uma rede como o INCT não se resume à geração de produtos. Ela inclui novos métodos, protocolos mais robustos, bases de dados mais úteis, formas melhores de integrar informações, uso compartilhado da infraestrutura e formação de recursos humanos. Quando esse conhecimento circula entre os grupos e chega à sociedade, a rede cumpre uma função científica e pública muito mais ampla.
Ainda sabemos pouco sobre a biodiversidade brasileira. O que você destacaria que mais desperta sua curiosidade como pesquisador?
O que mais me fascina é perceber quantas perguntas ainda permanecem em aberto. O Brasil possui uma biodiversidade extraordinária, mas conhecemos uma fração pequena da diversidade química associada a ela. Mesmo em organismos já estudados, ainda há compostos, vias metabólicas e respostas ambientais que não conseguimos observar com os métodos ou nas condições que usamos hoje.
Uma das coisas que mais despertam minha curiosidade é o chamado metabolismo críptico ou silencioso. Um fungo pode ter capacidade para produzir muitas moléculas, mas, nas condições normais de laboratório, fabricar apenas algumas delas. Quando mudamos sua alimentação, a temperatura, a disponibilidade de água ou colocamos outro organismo em contato com ele, essa química pode mudar e moléculas que antes não apareciam começam a ser detectadas.
Essa questão é especialmente interessante porque aproxima química, ecologia e fisiologia. Em vez de perguntar apenas “qual molécula este organismo produz?”, passamos a perguntar “em que condição ele produz?”, “por que produz?” e “o que essa mudança nos informa sobre sua relação com o ambiente?”. São perguntas que exigem experimentos bem controlados e uma combinação de abordagens analíticas e computacionais.
É esse processo de descoberta que continua me motivando depois de muitos anos de pesquisa. Cada resposta abre novas questões. Algumas moléculas poderão revelar propriedades úteis que hoje nem imaginamos; outras serão importantes porque nos ajudam a compreender mecanismos de adaptação, interação entre organismos ou respostas a mudanças ambientais. Para mim, estudar a biodiversidade brasileira é ampliar, com rigor, o que sabemos sobre ela e formar novas gerações capazes de continuar esse trabalho.
Ao longo da entrevista, Ian mostra que a pesquisa em produtos naturais vai muito além da busca por novas moléculas. Ao conectar química, evolução, ecologia, metabolômica e tecnologias analíticas, seu trabalho procura compreender como a diversidade química se organiza, varia e responde ao ambiente. Essa perspectiva exige tanto técnicas avançadas quanto perguntas biológicas bem formuladas, experimentos cuidadosos e capacidade de interpretar grandes conjuntos de dados.
Esse olhar também reforça a importância da pesquisa colaborativa no INCT-Nature. Para Ian, compartilhar infraestrutura, integrar competências e formar estudantes em ambientes científicos diversos são condições centrais para transformar dados em conhecimento consistente. O desafio é ampliar o que sabemos sobre a biodiversidade brasileira, preservar esse conhecimento como patrimônio científico e criar condições para que ele gere novas perguntas, novas colaborações e, quando possível, benefícios concretos para a sociedade.
Revisão: Ana Beatriz Tuma
Ian Castro-Gamboa
Saiba mais: Currículo Lattes do Professor Drº Ian Castro-Gamboa
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