Submetidos a uma exposição irradiante em laboratórios do Centro de Energia Nuclear na Agricultura da USP, organismos e objetos passam por transformações que podem beneficiar a sociedade
Um elemento com inúmeras possibilidades de utilização. Ele irradia algo que é da mesma natureza da luz, mas que os olhos humanos não são capazes de ver. Ao perpassar a matéria dos organismos e objetos com os quais têm contato, provoca transformações muito bem-vindas, quando é direcionado adequadamente. Se alcança insetos que causam danos às plantações, pode torná-los estéreis e contribuir para o controle de sua proliferação. Quando o alvo são sementes e plantas, é capaz de acelerar a geração de novas variedades, mais resistentes a doenças, com maior rendimento e valor nutritivo. Ao atingir um alimento, consegue adiar sua deterioração.
Era 1968 quando cápsulas com esse elemento capaz de promover transformações chegaram ao Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA), um instituto especializado da USP, em Piracicaba. Elas faziam parte de um irradiador doado pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA), órgão autônomo das Nações Unidas.
A nova aquisição provocou curiosidade e temor, ganhando destaque em muitos veículos de comunicação brasileiros quando começou a funcionar. Apesar de não fazer parte de nenhum arsenal bélico, ela passou a ser chamada de “bomba de Cobalto”, como se seu poder de destruição fosse comparável aos artefatos que os Estados Unidos lançaram sobre Hiroshima e Nagasaki em 1945. “Era época do regime militar, então, o CENA era área de segurança nacional. Falávamos para as pessoas que não tinha bomba aqui, mas não acreditavam. Elas argumentavam que a gente não podia contar, de verdade, o que fazíamos aqui dentro”, lembra-se o professor aposentado Júlio Marcos Melges Walder.
O fato é que a tal “bomba de Cobalto” era, na verdade, um irradiador, e não tinha nenhuma similaridade com as bombas atômicas de Hiroshima e Nagasaki, nas quais a liberação da enorme quantidade de energia aconteceu a partir da fissão nuclear, um processo de quebra de núcleos de átomos pesados em partes menores. Em Hiroshima, foi utilizado o Urânio 235; já em Nagasaki, o Plutônio 239. O que esses elementos químicos têm em comum? São compostos de átomos com núcleos muito energéticos e instáveis, que tendem a se estabilizar por meio da liberação do excesso de partículas (radiação alfa ou beta) e da energia (radiação gama). Por isso, são chamados de elementos radioativos, e estão presentes de forma natural em todo o planeta; mas, para construir uma bomba atômica, eles são empregados de forma a obter uma reação em cadeia controlada que promove a quebra dos átomos, gerando uma enorme liberação de energia.
No caso do irradiador do CENA, também se utiliza um elemento radioativo, o Cobalto-60, mas nenhum processo de fissão nuclear ocorre. O Cobalto fica completamente selado dentro de cápsulas, de forma a impedir seu contato direto com a atmosfera, permitindo apenas a passagem da radiação gama que ele emite: uma onda eletromagnética da mesma natureza da luz e das ondas de transmissão de rádio e TV. É somente no momento em que o equipamento é ligado para irradiar insetos, sementes, plantas ou alimentos que as cápsulas de Cobalto se deslocam dentro de um cabeçote de proteção, feito de chumbo, para alcançar os orifícios que permitem a passagem das ondas de radiação gama, de forma direcionada e controlada.
Para evitar qualquer tipo de contaminação durante o processo de irradiação, uma série de procedimentos de segurança são adotados. A fim de abrigar o primeiro irradiador (modelo Gammabeam 150) no CENA, em 1968, foi construído um bunker de concreto. O acesso à câmara de irradiação se dava por meio de um pequeno labirinto, protegido por uma porta de acesso de ferro revestida por uma lâmina de chumbo. Já o painel que ligava a máquina ficava do lado de fora, garantindo que, apenas quando a porta fosse fechada, se iniciaria a sessão de irradiação.
No entanto, depois de alguns anos de uso, o Cobalto-60 preso dentro das cápsulas já não servia aos propósitos de pesquisa, pois, como qualquer elemento radioativo, conforme o tempo passou, sua energia decaiu. Então, foi adquirido outro irradiador, também com Cobalto, do modelo Gammabeam 650, que chegou a Piracicaba em 1974, logo depois que o professor Júlio foi contratado como pesquisador pelo CENA. “Em novembro de 1974, os técnicos canadenses vieram aqui montar o irradiador. Eu acompanhei todo esse processo e aprendi como o equipamento funcionava. A partir daí, fiquei responsável pela manutenção”, conta o engenheiro agrônomo, que se formou na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) em 1971. No ano seguinte, Júlio ingressou no mestrado, tornando-se um dos 16 estudantes da primeira turma do programa de pós-graduação do CENA, criado pelo professor Epaminondas Sansígolo de Barros Ferraz.
Com o novo equipamento instalado em 1974, a quantidade de energia liberada durante as sessões de irradiação era maior, explica o professor Júlio. Por isso, foi necessário reforçar o teto e as paredes de concreto armado do bunker, que passaram a ter 1,1 metro de espessura.
Meio século depois
Utilizado em centenas de projetos de pesquisa, que resultaram em artigos, teses e dissertações, o irradiador que Júlio ajudou a instalar em novembro de 1974 despediu-se do CENA em 10 de julho de 2025. Suas 36 cápsulas de Cobalto-60 repousavam dentro de uma blindagem de chumbo pesando 5,4 toneladas, demandando um longo e cuidadoso trabalho de remoção do bunker para a área externa. Depois, a blindagem foi acoplada a uma caixa de contenção selada. Só então, em cima de um caminhão-guindaste articulado, seguiu por mais de seis horas de viagem até o depósito de rejeitos radioativos do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN) da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), em Belo Horizonte, Minas Gerais.
Quem arcou com todos os custos dessa complexa operação de transporte foi o Departamento de Energia dos Estados Unidos, por meio do Programa Tecnologias Alternativas. A parceria é uma conquista comemorada pelo pesquisador Thiago de Araújo Mastrangelo. Ele revela que, desde quando foi contratado pelo CENA, em 2015, vinha buscando uma maneira de conseguir um novo irradiador, pois com o decaimento radioativo do Cobalto-60 muitas pesquisas do Laboratório de Irradiação de Alimentos & Radioentomologia corriam o risco de serem interrompidas.
“Então, em 2023, eu descobri que havia esse programa nos Estados Unidos. A proposta é substituir equipamentos que usem fontes radioativas e representem algum tipo de risco”, conta Thiago. O professor explica que, desde o atentado às Torres Gêmeas, em 11 de setembro de 2001, a comercialização e o transporte de novos irradiadores haviam sido prejudicados, exatamente pelo receio de que terroristas roubassem os elementos radioativos presentes nesses equipamentos. Thiago, então, apresentou uma proposta ao programa norte-americano, que foi selecionada, e resultou na doação de um novo irradiador ao laboratório (modelo RS-420 XL). A chegada do novo equipamento, em julho de 2024, possibilitou a desativação do antigo irradiador. Agora, em vez de elementos radioativos liberando raios gama, apenas com uma tecnologia eletrônica, geram-se os raios X que provocam transformações em insetos, sementes, plantas e alimentos.
Foi quando Thiago ainda estava no mestrado, finalizado em 2009 no CENA, sob orientação do professor Júlio, que ele começou a estudar técnicas alternativas para substituir a irradiação por Cobalto-60. Thiago conseguiu criar novos protocolos para esterilização de moscas-das-frutas usando raios X, desenvolvendo a parte prática do seu projeto na Áustria, em parceria com o pesquisador Carlos Edmundo Cáceres Barrios, coordenador do Laboratório de Controle de Pragas de Insetos ― uma parceria entre a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO) e a AIEA. Cáceres também havia sido aluno do professor Júlio, que o orientou durante o mestrado (finalizado em 1990) e o doutorado (concluído em 1999), ambos no CENA.
Basicamente, a técnica do inseto estéril consiste no controle de pragas que causam danos às culturas agrícolas e à pecuária, podendo ser empregada, para isso, radiação gama ou raios X. Na cartilha Energia Nuclear na Agricultura, o professor Júlio explica: “Neste caso, os insetos são criados em laboratório em grandes quantidades e em determinada fase de seu desenvolvimento são submetidos à radiação gama para ficarem estéreis. Após esse processo, são liberados na natureza.” O especialista destaca que, ao se acasalarem, eles não poderão gerar descendentes: “Com sucessivas liberações em massa de insetos estéreis, pode-se chegar até mesmo a uma erradicação da praga do local desejado, sem com isso poluir o ambiente”.
O pioneirismo nessa área de pesquisa levou o CENA a se tornar a primeira instituição brasileira a abrigar uma biofábrica piloto para a produção de insetos estéreis. Além disso, seus pesquisadores contribuíram para a fundação da Moscamed Brasil, uma organização social sem fins lucrativos que, em 2006, inaugurou, em Juazeiro, na Bahia, a primeira biofábrica do País dedicada à produção de moscas-das-frutas estéreis e ao controle biológico de pragas.
Vale lembrar que, independentemente de se usar radiação gama ou raios X, os seres e os objetos irradiados não se tornam radioativos. “Portanto, pode haver irradiação sem existir contaminação, ou seja, sem contato entre a fonte radioativa e o objeto ou corpo irradiado”, como destaca a apostila educativa Aplicações da Energia Nuclear da CNEN. Por não haver risco de contaminação, é possível usar a técnica da irradiação em alimentos.
“O exemplo típico da boa conservação de alimentos por radiação é a batatinha”, ressalta o professor Júlio na cartilha Energia Nuclear na Agricultura. Ele conta que, frequentemente, a batatinha é armazenada por meses até seu consumo e, por isso, deve haver precauções para prevenir sua deterioração: “O armazenamento a frio inibe o brotamento, mas é dispendioso e causa a transformação do amido em açúcares, deixando a batatinha escura ou quase preta, quando frita. O armazenamento a temperaturas mais elevadas (ambiente) evita essa transformação do amido, mas favorece o brotamento. A radiação ionizante resolve esse problema. Com baixas doses de raios gama, a batatinha pode ser armazenada em condições ambientais por um ano ou mais, sem que nenhuma mudança química indesejável ou brotamento ocorra. O mesmo processo pode ser empregado em cebola e alho”.
Segundo o professor Thiago, com a chegada do novo irradiador de raios X, abrem-se novas possibilidades de pesquisa também no campo de irradiação de alimentos: “O Brasil tem esse problema: nós quase não temos irradiadores de grande porte. Inclusive, estou impressionado com a demanda que estamos recebendo agora no laboratório. Grandes empresas produtoras de extratos vegetais e até de carne estão começando projetos com a gente para voltar a empregar a irradiação”.
No caso dos alimentos, dependendo da dose e do tempo de exposição aos raios gama, é possível diminuir ou até mesmo destruir a população microbiana, já que esses raios são capazes de danificar ou destruir o DNA dos microrganismos.
Os legados em melhoramento de plantas
Além de irradiação de alimentos e insetos, desde a criação do CENA, em 1966, são realizadas pesquisas voltadas ao melhoramento de plantas na Seção de Radiogenética, atualmente Laboratório de Melhoramento de Plantas: “Foram iniciadas pesquisas com culturas propagadas por sementes e, posteriormente, por propagação vegetativa. Em tal processo, foram utilizados raios gama de diferentes tipos de irradiadores do CENA e também mutagênicos químicos. Associadas ao uso dos mutagênicos, foram introduzidas pesquisas com cultura de tecidos e, posteriormente, iniciada a linha de pesquisa com biologia molecular”. A explicação está no livro Uso e indução de mutação in vivo e in vitro no melhoramento de plantas: Legados da Seção de Radiogenética e do Laboratório de Melhoramento de Plantas 1966-2021, disponível gratuitamente no Portal de Livros Abertos da USP.
De autoria do professor sênior Augusto Tulmann Neto e do professor aposentado Akihiko Ando, a obra resgata as contribuições do CENA na ampliação da variedade genética de diferentes culturas, por meio de tratamentos in vivo e in vitro, que resultaram na seleção de mutantes com melhores características agronômicas, vários dos quais foram liberados aos agricultores brasileiros. A principal diferença é que, no melhoramento in vivo (expressão latina que significa “dentro do organismo vivo”), os experimentos são realizados diretamente na planta, que cresce no campo ou em uma casa de vegetação, sob condições ambientais reais. Já no melhoramento in vitro (expressão latina que significa “em vidro”), as pesquisas são efetuadas com células, tecidos ou órgãos vegetais isolados em laboratório, usando meios de cultura com composição definida.
Para induzir mutações usando substâncias químicas, os pesquisadores do Laboratório de Melhoramento de Plantas do CENA costumam utilizar o metanossulfonato de etila (EMS) e a azida sódica. Devido à toxicidade dessas substâncias, vários procedimentos de segurança são adotados para evitar danos à saúde dos pesquisadores e ao ambiente.
Quanto à modalidade de indução de mutação por raios gama, até 1999, eram empregados os equipamentos disponíveis no Laboratório de Irradiação de Alimentos & Radioentomologia. Daquele ano em diante, os cientistas passaram a contar com o irradiador Gammacell 220, obtido com recursos da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), que foi instalado nas dependências do Laboratório de Melhoramento de Plantas e está em pleno funcionamento até hoje. O professor Tulmann calcula que já foram realizadas 1,4 mil sessões de irradiação usando esse equipamento.
Entre as muitas culturas pesquisadas no Laboratório de Melhoramento de Plantas ao longo dos seus 60 anos estão: abacaxi, algodão, banana, citrus, espinheira-santa, figo, girassol, maçã, mamão, milho, plantas ornamentais, pimenta-do-reino, soja, sorgo, tabaco, tomate, trigo e videira. Mas os esforços se concentraram, principalmente, na dupla mais presente nos pratos dos brasileiros: o arroz e o feijão.
Arroz Ando San
A ligação com a cultura do arroz também remonta às origens do CENA e do professor aposentado Akihiko Ando. Contratado inicialmente como técnico especializado pela Esalq, em 1960, Ando foi o responsável por criar a Seção de Radiogenética do CENA, em 1966. Ele já tinha experiência no uso de energia nuclear na agricultura no Japão, onde se formou como engenheiro agrônomo em 1958, na Faculdade de Agricultura da Universidade de Tóquio. No ano seguinte, migrou para o Brasil.
Em entrevista concedida ao Jornal de Piracicaba, em abril deste ano, o professor revelou como se deu sua chegada ao País: “Essa é uma história longa. Antes de Piracicaba, eu estava indo para Cuba. O Ministério da Educação de Cuba tinha uma fazenda e precisava de um engenheiro para administrar essa fazenda. E eu me candidatei. Porque no Japão era muito difícil para um recém-formado ter emprego. Mas a Revolução Cubana aconteceu em 1959, dia 29 de janeiro. Aí o governo cubano Batista (Fulgêncio Batista) caiu. E Fidel Castro, comunista, assumiu. Assim, eu desisti de Cuba. Se fosse para Cuba, poderia ser que eu estivesse morto. Na praça de fuzilamento, mataram muita gente do governo. Nessa época, eu tinha um amigo do meu tio que morava em São Paulo. Nunca tinha pensado no Brasil. A gente aprende, em geografia, que o Brasil é só floresta amazônica. Eu vi no mapa: Japão para Cuba e Japão para o Brasil era mais ou menos a mesma distância. E foi assim: no dia 4 de junho de 1959 vim para cá, de navio. Quarenta dias de viagem. Cheguei em 14 de julho de 1959. Fiquei na casa desse meu amigo, no bairro de Pinheiros”.
Ao ser informado por um conhecido de que havia uma faculdade de Agronomia no interior do Estado de São Paulo contratando pessoas, Ando não teve dúvidas: pegou um ônibus para Piracicaba e trouxe na bagagem dois artigos em inglês que havia publicado em coautoria quando ainda estava no Japão. Um deles saiu no Japanese Journal of Breeding em 1958 (A Comparison of Biological Effects between Thermal Neutrons and X-rays on Rice Seeds); o outro, no ano seguinte, na revista Agricultural and Food Sciences (Radio-sensitivity of Gamma-irradiated Autotetraploid in Rice). Em ambos, a mesma cultura em foco: o arroz.
Não foi por acaso, então, que os trabalhos pioneiros desenvolvidos por Ando no CENA se tornaram uma referência na área, sendo considerados um marco na mutagênese vegetal no Brasil. Tulmann lembra-se com gratidão do tempo que passou nas plantações de arroz, quando era estudante da Esalq. Ainda no primeiro ano da graduação em Engenharia Agronômica, em 1964, ele se engajou em um projeto de iniciação científica sob orientação de Ando: “Quando fui pedir estágio, ele perguntou: o que você vai fazer sábado e domingo? Eu respondi: nossa, eu não faço nada sábado e domingo. Então ele me explicou que, quando a gente irradia arroz, ele demora mais pra crescer e a única coisa que fica sobrando no campo é aquele arroz irradiado, com sementes que atraem passarinhos. Ou seja, ele estava precisando de alguém para tomar conta do arrozal. Eu aceitei. Pegava meu radinho de pilha no domingo e ficava lá espantando passarinhos e ouvindo o jogo do Corinthians. Então entendi que, na verdade, ao me dar essa tarefa, o professor Ando estava me ensinando uma das muitas etapas da vida de um pesquisador”.
O esforço rendeu uma boa colheita. Depois de concluir a iniciação científica, Tulmann prosseguiu no mestrado (concluído em 1972) e no doutorado (finalizado em 1975) na Esalq, na área de genética e melhoramento de plantas, sempre sob orientação do professor Ando. Em 1972, tornou-se o primeiro pesquisador a ser contratado pelo CENA, chegando a diretor do centro de 1998 a 2002.
Os bons resultados alcançados na indução de mutações em arroz habilitaram o Laboratório de Melhoramento de Plantas a participar, a partir de 1985, de um programa internacional coordenado no Brasil pela CNEN. Denominado Acordo Regional de Cooperação para a Promoção da Ciência e Tecnologia Nucleares na América Latina e no Caribe (Arcal), o programa contava com recursos da AIEA. Tulmann foi coordenador dessa iniciativa na área de indução de mutações, estabelecendo parcerias com diversos outros centros de pesquisa como o Instituto Agronômico de Campinas (IAC) e a Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (Epagri).
O programa estimulou o uso de mutagênese nessas e em outras instituições, levando a Epagri a utilizá-la como parte integrante de seu programa de melhoramento de arroz. Como resultado, em 2005, foi lançada a primeira variedade mutante de arroz irrigado do Brasil: a SC 114 Ando San, batizada em homenagem ao professor Ando.
Reconhecido por sua trajetória científica pioneira, o pesquisador foi agraciado com diversos prêmios. No dia 6 de março deste ano, esteve no Consulado-Geral do Japão em São Paulo para receber uma homenagem de honra ao mérito das mãos do Ministro dos Negócios Estrangeiros do Japão. Aos 94 anos, Ando San continua inspirando pesquisadores pelo mundo afora. (Denise Casatti)
