Pesquisadoras da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) descobriram que o monitoramento do esgoto de Natal pode revelar mudanças na resistência a antimicrobianos, na presença de genes relacionados à virulência e na circulação de vírus. O estudo analisou durante um ano as comunidades microbianas presentes nas águas residuais da capital potiguar e identificou associações com o regime de chuvas e o turismo internacional.
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O grupo de pesquisa do Laboratório de Biologia Molecular e Genômica, do Centro de Biociências da UFRN, publicou um novo estudo sobre o que as águas residuais de Natal podem revelar sobre a saúde da população e as transformações no ambiente urbano. Intitulado A metagenômica longitudinal de águas residuais revela associações ambientais e antropogênicas distintas com resistência, virulência e comunidades virais, o artigo amplia uma investigação realizada pelo grupo durante a pandemia de COVID-19.
Vírus e bactérias
Em 2024, as pesquisadoras analisaram o viroma — conjunto de vírus de DNA e RNA presentes no esgoto — de Natal. No novo estudo, publicado em 2026, a análise ampliou para a metagenômica completa, permitindo investigar simultaneamente diferentes componentes da comunidade microbiana presente nas águas residuais. A pesquisa passou a analisar o resistoma — conjunto de genes de resistência a antimicrobianos —, o viruloma — conjunto de genes associados a fatores de virulência bacteriana —, a comunidade viral e genomas bacterianos reconstruídos a partir das amostras de esgoto.
Entre os principais resultados, os genes de resistência a antimicrobianos (ARGs) apresentaram associação significativa com o regime de chuvas, enquanto os genes de fatores de virulência (VFGs) estiveram fortemente relacionados ao fluxo de turismo internacional. O estudo também permitiu reconstruir genomas de 33 bactérias com potencial de multirresistência a medicamentos, incluindo representantes de grupos ambientais ainda pouco caracterizados, como o gênero Tolumonas e a família Aquaspirillaceae.
A maioria dos vírus apresentou uma associação positiva com os genes de resistência, o que pode estar relacionado à capacidade dos vírus de contribuir para a manutenção e a disseminação desses genes entre as bactérias. Esse processo pode ocorrer por mecanismos como a lisogenia e a transdução, que permitem a transferência de material genético entre microrganismos.
Por outro lado, os vírus apresentaram, em geral, uma associação negativa com os genes de virulência, o que pode indicar que eles ajudam a controlar bactérias potencialmente capazes de causar doenças ao infectá-las e provocar sua destruição. Uma exceção foi o crAssphage, grupo de vírus associado ao intestino humano, que apresentou associação positiva tanto com o turismo internacional quanto com os genes de virulência.
Para Júlia Firme Freitas, primeira autora do artigo, os resultados mostram o potencial do esgoto como fonte complementar de informações sobre a saúde coletiva. “O metagenoma do esgoto funciona como um retrato coletivo da população. Diferentemente da vigilância tradicional, que normalmente depende de pessoas procurarem os serviços de saúde e de casos serem diagnosticados e notificados, a análise do metagenoma do esgoto permite observar, de forma mais ampla, o material biológico que está circulando na população”, esclarece.
“Portanto”, garante Freitas, “o esgoto pode funcionar como um sistema complementar de vigilância, capaz de revelar mudanças na população e no ambiente que dificilmente seriam percebidas apenas pelos sistemas tradicionais de saúde.”
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Turismo internacional altera perfil microbiano de Natal
O monitoramento realizado durante um ano mostrou que o microbioma urbano não é estático e pode responder a fatores ambientais e à movimentação da população. Nos períodos de maior volume de chuva, aparecerem alterações na presença e distribuição de genes associados à resistência a antimicrobianos. Já os genes relacionados à virulência apresentaram associação com períodos de maior turismo internacional.
A pesquisadora explica que o estudo identificou uma associação estatística entre o turismo internacional e a composição dos genes de fatores de virulência. O resultado, entretanto, não permite afirmar que turistas estejam trazendo doenças para a cidade.
“O que posso afirmar é que observamos que períodos de maior movimentação internacional coincidiram com mudanças no viruloma observado no esgoto”, assevera Freitas.
Para uma cidade turística, a constatação reforça a importância de considerar a população flutuante nos sistemas de vigilância. Na avaliação de Lucymara Fassarela Agnez-Lima, coordenadora da pesquisa, durante períodos de maior movimentação turística, como as férias de dezembro e janeiro e o mês de julho, observam-se alterações no perfil de genes presentes no esgoto.
“Para Natal, que recebe cerca de 1,5 milhão de visitantes por ano, isso demonstra a necessidade de adotar um planejamento intensificado de vigilância genômica nos períodos de maior fluxo turístico, a fim de detectar precocemente possíveis fatores de risco à saúde pública, independentemente de surtos aparentes de doenças”, opina Agnez-Lima.
Esgoto revela genes de resistência e virulência
Outro resultado importante foi a identificação simultânea de genes de resistência a antimicrobianos e fatores de virulência. As duas características podem estar presentes nas mesmas bactérias e, em determinadas situações, ser disseminadas conjuntamente por elementos genéticos móveis, como plasmídeos e integrons.
A presença simultânea dessas características pode aumentar a preocupação do ponto de vista clínico, uma vez que um microrganismo pode apresentar resistência aos medicamentos e, ao mesmo tempo, possuir características associadas à capacidade de colonizar um hospedeiro e causar doença. O ambiente das águas residuais, com alta concentração de bactérias e presença de resíduos de antimicrobianos, pode favorecer a circulação e a troca desses genes.
A pesquisa também aponta a possibilidade de disseminação dos genes de resistência para o ambiente. Após o descarte das águas residuais, tratadas ou não, eles podem alcançar solos e corpos d’água estuarinos e costeiros. Para Agnez-Lima, a questão merece atenção em Natal devido à presença de áreas ambientalmente sensíveis.
Ela destaca que “a disseminação de ARGs e VGFs pode representar uma ameaça direta à conservação de biomas sensíveis, como o Parque das Dunas”.
Freitas ressalta, porém, que a identificação de microrganismos com essas características não significa que todos representem uma ameaça imediata à população. O resultado demonstra principalmente que o ambiente pode funcionar como reservatório e ponto de encontro de diferentes características de interesse clínico.
“Por isso, estudar apenas quais bactérias estão presentes não é suficiente. Precisamos saber também quais genes elas carregam e como esses genes estão distribuídos dentro da comunidade microbiana”, opina.
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Vírus presentes no esgoto ajudam a explicar a comunidade bacteriana
A análise do viroma revelou informações não observáveis apenas pelo estudo das bactérias. Muitos dos vírus encontrados no esgoto são bacteriófagos, que infectam bactérias e podem influenciar a composição das comunidades microbianas.
Os vírus podem interferir na estrutura dessas comunidades e, em determinadas circunstâncias, participar da dinâmica dos elementos genéticos presentes nas bactérias. “Por isso, analisar apenas as bactérias nos daria uma visão incompleta do sistema”, explica Freitas.
No estudo, a associação foi positiva entre a presença de vírus e os genes de resistência e negativa entre os vírus e os genes de virulência.
“Os vírus mais comuns nos esgotos são os bacteriófagos, que regulam biologicamente as comunidades bacterianas ao infectarem e provocarem a morte dessas células. A análise conjunta revelou dinâmicas que passariam despercebidas se os componentes fossem estudados isoladamente”, afirma Agnez-Lima.
As pesquisadoras ressaltam que essas associações não permitem estabelecer relações de causa e efeito. As redes de coocorrência podem refletir relações ecológicas, respostas simultâneas a fatores ambientais ou efeitos indiretos de uma terceira variável.
“Por isso, interpretamos essas redes como ferramentas para gerar hipóteses e identificar relações que merecem ser investigadas, e não como uma prova de mecanismos de transferência ou de causa e efeito”, afirma Freitas.
Vigilância do esgoto pode monitorar mudanças na saúde pública
O trabalho sobre microbiomas de águas residuais mantém uma conexão metodológica com pesquisas anteriores do grupo sobre bactérias capazes de degradar hidrocarbonetos. A pesquisa atual surgiu a partir do edital Capes, voltado ao enfrentamento de epidemias, endemias e pandemias, e busca produzir dados que contribuam para a prevenção e o monitoramento de doenças com potencial de se tornar epidemias, endemias ou pandemias.
Segundo Freitas, as duas linhas de pesquisa têm como ponto comum a busca por compreender ambientes complexos a partir da microbiologia e da genômica.
“Em ambos os casos, existe uma mesma ideia central: entender o ambiente a partir da microbiologia e da genômica.”
Enquanto a biorremediação procura compreender e potencializar funções desempenhadas pelos microrganismos, a vigilância metagenômica amplia a análise para toda a comunidade microbiana, investigando a circulação de genes e o que ela pode revelar sobre saúde, atividade humana e qualidade ambiental.
Agnez-Lima explica que o grupo aproveitou e aprimorou tecnologias metagenômicas inicialmente utilizadas para investigar rotas metabólicas bacterianas relacionadas à biorremediação. Essas ferramentas passaram a ser aplicadas ao mapeamento e monitoramento da dispersão de ARGs e VFGs na microbiota urbana de águas residuais.
“Nosso grupo aplicou e aprimorou tecnologias metagenômicas, antes usadas para analisar rotas metabólicas bacterianas envolvidas na biorremediação, para agora mapear e monitorar a dispersão de ARGs e VFGs na microbiota urbana de águas residuais sob forte influência humana”, explica.
Da pesquisa à vigilância permanente
O acompanhamento durante um ano permitiu identificar padrões sazonais relacionados a fatores como precipitação e turismo. A continuidade do trabalho poderia estabelecer uma linha de base para Natal e permitir a detecção de alterações fora do comportamento esperado, acompanhando genes de resistência a antibióticos, fatores de virulência, patógenos de interesse e vírus.
“Um sistema permanente poderia estabelecer uma linha de base para Natal e permitir identificar desvios desse padrão.” A afirmação de Freitas reforça que uma série temporal de longo prazo permitiria diferenciar variações sazonais esperadas de mudanças que indiquem alterações relevantes no ambiente e potenciais riscos à saúde pública.
Para Agnez-Lima, a própria pesquisa já demonstrou a viabilidade do monitoramento sistemático. A adoção de um programa permanente, entretanto, exige uma estratégia que concilie eficiência e sustentabilidade financeira.
Como a carga de genes de resistência aumenta especialmente durante os períodos chuvosos e a de genes de virulência apresenta relação com os picos de turismo internacional, as coletas poderiam aumentar nas épocas de maior vulnerabilidade.
“A vigilância permanente não necessita de análises semanais constantes e de alto custo ao longo do ano. Ela pode ser focada estrategicamente para intensificar as coletas nos períodos de alta vulnerabilidade”, justifica.
Uma rede integrada de vigilância
A criação de um programa contínuo de monitoramento metagenômico em Natal é tecnicamente possível, segundo Freitas. O desafio seria transformar a estrutura desenvolvida na pesquisa em uma política permanente, com financiamento, padronização das coletas, processamento laboratorial, análise bioinformática e definição dos marcadores a serem monitorados.
O programa precisaria reunir universidades e centros de pesquisa, órgãos municipais e estaduais de saúde, empresas de saneamento e, conforme os objetivos, instituições ambientais. À universidade caberia principalmente o desenvolvimento das metodologias, a análise dos dados e sua interpretação científica. Os órgãos de saúde poderiam incorporar os resultados à vigilância e aos sistemas de alerta, enquanto o setor de saneamento teria papel central na coleta e no acompanhamento das estações de tratamento.
Agnez-Lima observa que o monitoramento das três maiores estações de tratamento de esgoto de Natal — Baldo, Ponta Negra e Beira-Rio — já permite um diagnóstico integrado de grande parte da população urbana. As principais dificuldades para programas contínuos estão relacionadas aos custos operacionais, à infraestrutura e à formação de equipes especializadas.
“A vigilância genômica só se torna realmente útil quando consegue transformar informação molecular em conhecimento para orientar ações de saúde pública e ambientais.”
Os dados poderiam subsidiar ações das autoridades de saúde pública e vigilância sanitária, incluindo a antecipação de riscos relacionados à resistência bacteriana, protocolos de prescrição de antibióticos e respostas à identificação de novos patógenos. A iniciativa também poderia contribuir para o controle do descarte de efluentes tratados e para a redução da poluição biológica em áreas vulneráveis, como o Parque das Dunas e bacias hidrográficas estuarinas.
Próximos passos
Para Agnez-Lima, a continuidade dos estudos depende da disponibilidade de recursos. Com financiamento, algumas frentes poderiam avançar, como ensaios de conjugação para medir a taxa de transmissão de genes de resistência bacteriana e testes de marcação viral para compreender melhor a dinâmica de vírus como o crAssphage.
Outra possibilidade seria integrar os dados metagenômicos aos registros clínicos de infecções em hospitais locais, utilizando ferramentas de bioinformática para relacionar alterações observadas nos esgotos aos registros de saúde. A expansão do monitoramento para outras cidades litorâneas e polos turísticos de países de média e baixa renda do Hemisfério Sul também aparece como perspectiva, contribuindo para reduzir a sub-representação dessas regiões nos modelos globais de resistência bacteriana.