A inteligência synthetic pode fornecer informações críticas sobre como misturas complexas de produtos químicos nos rios afetam a vida aquática – abrindo caminho para uma melhor proteção ambiental.
Uma nova abordagem, desenvolvida por investigadores da Universidade de Birmingham, demonstra como métodos avançados de inteligência synthetic (IA) podem ajudar a identificar substâncias químicas potencialmente nocivas nos rios, monitorizando os seus efeitos em pequenas pulgas de água (Daphnia).
A equipe trabalhou com cientistas do Centro de Pesquisa em Ciências Ecoambientais (RCEES), na China, e do Centro Hemholtz de Pesquisa Ambiental (UFZ), na Alemanha, para analisar amostras de água do sistema do rio Chaobai, perto de Pequim. Este sistema fluvial recebe poluentes químicos de diversas fontes, incluindo agrícolas, domésticas e industriais.
O professor John Colbourne é o diretor do Centro de Pesquisa e Justiça Ambiental da Universidade de Birmingham e um dos autores seniores do artigo. Ele expressou otimismo de que, com base nessas descobertas iniciais, essa tecnologia possa um dia ser implantada para monitorar rotineiramente a água em busca de substâncias tóxicas que, de outra forma, não seriam detectadas.
Ele disse: “Existe uma vasta gama de produtos químicos no meio ambiente. A segurança da água não pode ser avaliada uma substância de cada vez. Agora temos os meios para monitorar a totalidade dos produtos químicos nas amostras de água do meio ambiente para descobrir quais substâncias desconhecidas agem juntas para produzir toxicidade para animais, incluindo humanos.”
Os resultados, publicados em Ciência e Tecnologia Ambientalrevelam que certas misturas de produtos químicos podem trabalhar em conjunto para afetar processos biológicos importantes em organismos aquáticos, que são medidos pelos seus genes. As combinações destes produtos químicos criam riscos ambientais que são potencialmente maiores do que quando os produtos químicos estão presentes individualmente.
A equipa de investigação utilizou pulgas de água (Daphnia) como organismos de teste no estudo porque estes pequenos crustáceos são altamente sensíveis às mudanças na qualidade da água e partilham muitos genes com outras espécies, tornando-os excelentes indicadores de potenciais riscos ambientais.
“Nossa abordagem inovadora utiliza Daphnia como espécie sentinela para descobrir potenciais substâncias tóxicas no meio ambiente”, explica o Dr. Xiaojing Li, da Universidade de Birmingham (UoB) e autor principal deste estudo. “Ao utilizar métodos de IA, podemos identificar quais subconjuntos de produtos químicos podem ser particularmente prejudiciais à vida aquática, mesmo em baixas concentrações que normalmente não levantariam preocupações”.
Dr. Jiarui Zhou, também da Universidade de Birmingham e co-autor do artigo, que liderou o desenvolvimento dos algoritmos de IA, disse:”Nossa abordagem demonstra como métodos computacionais avançados podem ajudar a resolver desafios ambientais urgentes. Ao analisar grandes quantidades de dados biológicos e químicos simultaneamente, podemos compreender e prever melhor os riscos ambientais.”
A professora Luisa Orsini, outra autora sênior do estudo, acrescentou: “A principal inovação do estudo reside em nossa abordagem imparcial e baseada em dados para descobrir como concentrações ambientalmente relevantes de misturas químicas podem causar danos. Isso desafia a ecotoxicologia convencional e abre caminho para a regulamentação adoção da espécie sentinela Daphnia, juntamente com novas metodologias de abordagem.”
O Dr. Timothy Williams, da Universidade de Birmingham e coautor do artigo, também observou que: “Normalmente, os estudos de toxicologia aquática usam uma alta concentração de uma substância química particular person para determinar respostas biológicas detalhadas ou apenas determinam efeitos apicais, como mortalidade e reprodução alterada após exposição a uma amostra ambiental No entanto, este estudo inova ao permitir-nos identificar classes-chave de produtos químicos que afetam os organismos vivos dentro de uma mistura ambiental genuína em concentração relativamente baixa, ao mesmo tempo que caracteriza as mudanças biomoleculares provocadas.
As descobertas podem ajudar a melhorar a proteção ambiental ao:
- Identificação de combinações químicas anteriormente desconhecidas que representam riscos para a vida aquática
- Permitindo um monitoramento ambiental mais abrangente
- Apoiar regulamentações mais bem informadas para descarga de produtos químicos em cursos de água
Esta pesquisa foi financiada pelo Royal Society Worldwide Collaboration Award, pelo programa de pesquisa e inovação Horizon 2020 da União Europeia e pelo programa Pure Environmental Analysis Council Innovation Folks.
