Produtos biológicos na proteção de cultivos: eles são uma opção melhor do que produtos químicos do ponto de vista da saúde humana?
2 de março de 2020 Nos últimos anos, qualquer discussão sobre questões de proteção de cultivos inevitavelmente levou à pergunta: produtos biológicos — eles são uma opção melhor do que produtos químicos?
A resposta curta é — sim — em quase todos os aspectos, inclusive da perspectiva da saúde humana.
No entanto, à medida que a nossa compreensão dos mecanismos por trás dos produtos biológicos continua a crescer, devemos estar continuamente cientes de que os biopesticidas, apesar de geralmente terem um baixo potencial de risco para a saúde humana ou como um perigo ambiental, não são necessariamente inofensivos, apesar de serem de origem natural.
Introdução
As estimativas dos tamanhos do mercado global de produtos de proteção de cultivos (pesticidas convencionais e biopesticidas) variam, mas o consenso é que os biopesticidas devem aumentar de cerca de 2% do mercado global de pesticidas em 2003 para cerca de 8% em 2020 — impulsionados por uma taxa de crescimento anual composta quase três vezes maior do que a dos pesticidas convencionais.
Esse crescimento é impulsionado por requisitos regulatórios mais rigorosos de pesticidas, pela conscientização do consumidor sobre os perigos causados por pesticidas químicos e pela necessidade de modos de ação novos e sustentáveis, fatores que impulsionam o crescimento do mercado de biopesticidas.
Os biopesticidas podem ser tão eficazes quanto os pesticidas químicos convencionais, oferecem intervalos curtos de pré-colheita, oferecem modos de ação complementares, são geralmente biodegradáveis, deixam poucos (ou nenhum) resíduo prejudicial e são geralmente mais baratos e fáceis de registrar.
Geralmente, os biopesticidas têm baixo potencial de risco à saúde humana ou ao meio ambiente, mas é importante estar ciente de que os biopesticidas não são necessariamente inofensivos, apesar de serem de origem natural.
Considerações sobre a saúde: Modo de ação do biopesticida
Biopesticidas podem ser agrupados com base em seu modo de ação em Bioherbicidas, Bioinseticidas e Bionematicidas, e Biofungicidas. A seguir, consideraremos cada um desses grupos de uma perspectiva de saúde humana.
Bioherbicidas
Geralmente, os bioherbicidas têm como alvo enzimas específicas e inibem sua função normal. Ao inibir a função enzimática, os bioherbicidas inibem a biossíntese de constituintes orgânicos da planta, por exemplo, ácidos graxos, ou processos metabólicos como a fotossíntese, que são necessários para a função da planta.
Embora os bioherbicidas tenham como alvo muitos dos mesmos processos metabólicos das plantas visados pelos herbicidas convencionais (sintéticos), nem todo modo de ação dos bioherbicidas está diretamente relacionado ao processo fotossintético.
Por exemplo, processos metabólicos baseados em mitocôndrias — incluindo respiração e biossíntese de lipídios — podem ser inibidos por bioherbicidas. Além disso, os processos de transporte de elétrons respiratórios mitocondriais são evolutivamente relacionados ao transporte de elétrons fotossintéticos, e herbicidas que visam o transporte de elétrons fotossintéticos podem afetar a respiração em mamíferos, insetos e microrganismos. Isso pode ter implicações para o impacto ambiental desse grupo de biopesticidas e é o assunto de crescente interesse em pesquisa.
Os bioherbicidas microbianos incluem endófitos bacterianos e fúngicos (microrganismos que colonizam plantas sem causar doenças), bem como vírus.
Impactos adversos à saúde podem surgir após a exposição a esses organismos. Pesquisas sobre impactos à saúde têm se concentrado principalmente na toxicidade e patogenicidade potenciais, enquanto sua alergenicidade potencial é menos estudada.
Bioinseticidas
Os bioinseticidas incluem microrganismos (como B. thuringiensis) que infectam insetos ou nematoides, e compostos naturais com atividade inseticida provenientes de microrganismos, plantas ou animais.
Algumas cepas de Bacilo thuringiensis (Bt) são específicos para espécies de Lepidoptera, enquanto outras linhagens podem ter como alvo larvas de Diptera e Hemiptera. Relatos de toxicidade de Bt para organismos não alvo, bem como a ligação de toxinas bacterianas a solos argilosos, têm sido o tópico de debate. A maioria dos pesquisadores concorda que o monitoramento de Bt deve continuar, e seu uso modificado conforme apropriado.
Bioinseticidas bioquímicos são compostos naturais, normalmente produzidos por plantas para defesa contra predação, mas também incluem extratos microbianos que controlam insetos ou induzem respostas de defesa das plantas.
Bioinseticidas bioquímicos podem ter como alvo funções neurais específicas de insetos, como a captação de íons através de membranas neurais. Geralmente, bioinseticidas têm uma alta especificidade para insetos, devido à sua maior afinidade por neurorreceptores de insetos, em relação aos neurorreceptores em mamíferos.
Em contraste com inseticidas específicos, outros inseticidas podem atingir processos metabólicos que são comuns a insetos e mamíferos. Como a enzima AChE é semelhante em insetos e mamíferos, esse grupo de inseticidas não é considerado seletivo, e cuidados apropriados devem ser exercidos em sua aplicação.
Consequentemente, deve-se notar que nem todos os produtos naturais podem ser registrados como biopesticidas. Por exemplo, apesar de suas origens naturais, piretrinas, spinosad e abamectina são registrados como pesticidas convencionais (químicos) devido ao seu modo de ação neurotóxico.
Biofungicidas
Biofungicidas são formulações de organismos vivos ou metabólitos naturais usados para controlar a atividade de fungos patogênicos de plantas.
Os biofungicidas microbianos incluem espécies de Bacillus fungipatogênicas. Os esporos de bactérias Bacillus (especialmente Bacilo cereus e o 'Bacilo subtilis' grupo) pode contaminar e formar toxinas em materiais alimentares, levando a doenças gastrointestinais
Biofungicidas bioquímicos incluem aqueles capazes de induzir defesas endógenas de plantas na forma de metabólitos secundários de plantas.
Embora os próprios eliciadores biopesticidas das respostas de defesa das plantas possam ser benignos, os metabólitos secundários induzidos pelas plantas podem representar um risco toxicológico.
Do ponto de vista do potencial de risco à saúde humana ou ao meio ambiente, devemos ter em mente que as toxinas naturais podem ser muitas vezes mais tóxicas do que as toxinas sintéticas.
Um fator-chave que impulsiona a provável introdução de regulamentações nacionais e da UE mais rigorosas é, portanto, o foco crescente nos potenciais impactos à saúde e ao meio ambiente de toxinas ou metabólitos naturais de plantas produzidos pela indução de respostas de defesa de plantas por biopesticidas.
Da mesma forma, para culturas orgânicas que dependem da indução de defesas naturais das plantas contra pragas e patógenos, as perspectivas de saúde humana e ambiental das toxinas relacionadas à defesa das plantas são objeto de crescente interesse em pesquisas.
Inertes para formulação de biopesticidas
Para muitos biopesticidas, os componentes da formulação são inertes ou não apresentam preocupação toxicológica, e a avaliação de risco pode ser baseada apenas na substância ativa e com base em evidências científicas.
O termo “inertes” pode, no entanto, ser enganoso, pois implica que esses componentes não têm uma função específica ou que são benignos de uma perspectiva de saúde humana e ambiental.
Inertes podem ter impactos na saúde e no ecossistema, incluindo disrupção endócrina e efeitos alergênicos. Assim, uma formulação de biopesticida pode combinar um ingrediente ativo benigno em uma formulação que inclui ingredientes inertes problemáticos.
Considerações sobre a saúde: o destino ambiental dos biopesticidas
As vantagens citadas dos biopesticidas devem sempre ser consideradas criticamente. Os benefícios comuns mencionados incluem:
“Os biopesticidas são geralmente biodegradáveis”
Embora os biopesticidas sejam geralmente degradados rapidamente — um fator citado como uma vantagem ecotoxicológica, mas como uma desvantagem em relação à estabilidade do produto em condições de campo — deve-se tomar cuidado para evitar generalizações excessivas.
Como muitos biopesticidas estão sujeitos à degradação microbiana e UV, a taxa de degradação pode diminuir significativamente em condições anaeróbicas e na ausência de luz solar.
Por exemplo, enquanto as piretrinas são rapidamente degradadas no solo pela atividade microbiana e fotólise, elas sofrem degradação reduzida em sedimentos anaeróbicos na ausência de luz e podem apresentar um risco toxicológico para organismos aquáticos.
“Os biopesticidas deixam poucos ou nenhuns resíduos nocivos”
De acordo com os regulamentos da EPA, os biopesticidas podem estar sujeitos a isenções de níveis de tolerância residual. Isso é, no entanto, controverso, pois pode-se argumentar que a declaração “poucos ou nenhum resíduo prejudicial” é uma questão de definição — se o biopesticida é eficaz contra um organismo, ele deve, por definição, ser prejudicial a esse organismo e, potencialmente, a outros organismos relacionados ou similares.
“Os biopesticidas têm menos probabilidade de prejudicar espécies não-alvo”
A orientação da OCDE para biopesticidas microbianos é que: 'o microrganismo e seus metabólitos não apresentam preocupações de patogenicidade ou toxicidade para mamíferos e outros organismos não alvos que provavelmente serão expostos ao produto microbiano; o microrganismo não produz uma genotoxina conhecida; todos os aditivos no produto de fabricação microbiana e nas formulações de uso final são de baixa toxicidade e sugerem pouco potencial para risco à saúde humana ou ao meio ambiente'.
Biopesticidas com um MoA muito específico e degradação rápida podem ser considerados menos propensos a prejudicar espécies não-alvo — mas isso se aplica tanto a biopesticidas quanto a pesticidas convencionais.
Biossegurança: Perfil de Risco e Avaliação de Biopesticidas
Embora as cepas microbianas sejam amplamente prevalentes no ambiente, elas tendem a existir em equilíbrio na natureza, o que garante uma rede de biossegurança natural. Mas quando cepas específicas são selecionadas por sua atividade biopesticida e são aplicadas em taxas suficientes para atingir os níveis de efeito desejados, isso pode aumentar as preocupações ecológicas e de saúde pública.
Quanto aos produtos convencionais de proteção de cultivos, a diferenciação entre risco e perigo é necessária: um Perigo é algo que tem o potencial de causar dano, enquanto um Risco é a chance de que o perigo cause dano. Risco é frequentemente definido como Perigo x Exposição:
É necessário incluir considerações agrobiológicas ao avaliar micróbios para controle de pragas e patógenos. Os critérios de avaliação para Perfil de Risco e Avaliação incluem:
Rota de Exposição
As rotas comuns de exposição são absorção oral e pulmonar, irritação ocular e exposição dérmica. Como é o caso dos pesticidas convencionais, o tipo de formulação e o método de aplicação definem as prováveis rotas de exposição, bem como as populações expostas.
Um produto aplicado como spray, pó ou pó pode ser inalado durante o manuseio e a aplicação ou causar irritação nos olhos, enquanto uma pasta tem maior probabilidade de apresentar risco de exposição dérmica.
O ciclo de vida e o destino ambiental do organismo também podem influenciar a rota de exposição. Por exemplo, um biofungicida microbiano pode fornecer um risco de exposição aos aplicadores de pesticidas, mas se a esporulação for esperada após a aplicação, a inalação dos esporos pode se tornar uma rota significativa de exposição a uma população não-alvo mais ampla, incluindo humanos. Um fator de risco adicional para biopesticidas microbianos é o potencial de sensibilização alérgica (hipersensibilidade) aos manipuladores, aplicadores e espectadores após a exposição.
Nível de exposição
O destino ambiental e o ciclo de vida dos biopesticidas microbianos definem os níveis prováveis de exposição.
Biopesticidas microbianos são geralmente organismos vivos e podem ter o potencial de persistir e se replicar, bem como se espalhar a partir do local de aplicação, afetando seu potencial de risco relativo à saúde humana ou como um risco ambiental.
Para atingir os níveis desejados de eficácia, pode ser necessário aplicar biopesticidas bioquímicos em doses mais altas do que os pesticidas convencionais — um fator que deve ser considerado ao avaliar a toxicidade de biopesticidas para espécies não-alvo.
Risco de exposição
Além do ciclo de vida e do destino ambiental do biopesticida, o modo de ação do biopesticida, a biologia da praga alvo e a capacidade de induzir toxinas de defesa das plantas determinam o potencial de efeitos tóxicos ou patogênicos em humanos e outros organismos não alvo.
Consequentemente, um bioherbicida bioquímico altamente específico pode ser considerado menos provável de causar efeitos adversos em humanos do que, por exemplo, um bioinseticida microbiano com uma ampla gama de hospedeiros animais e que tenha como alvo um mecanismo comum à fisiologia da praga alvo, bem como aos humanos.
Para organismos microbianos vivos, a capacidade fisiológica de sobreviver e se replicar no ambiente é determinada por uma série de fatores, incluindo temperatura e requisitos metabólicos, que definem sua viabilidade em condições de campo e, portanto, seu potencial de risco para a saúde humana ou como um perigo ambiental.
Conclusões
Produtos biológicos na proteção de cultivos são uma opção melhor do que produtos químicos do ponto de vista da saúde humana.
No entanto, à medida que nossa compreensão dos mecanismos por trás dos produtos biológicos continua a crescer, devemos estar continuamente cientes de que os biopesticidas, apesar de geralmente terem um baixo potencial de risco para a saúde humana ou como um perigo ambiental, não são necessariamente inofensivos, apesar de serem de origem natural.
O potencial de efeitos adversos à saúde humana ou como riscos ambientais pode derivar de:
- modo de ação (por exemplo, inibição mitocondrial, bem como efeitos neurotóxicos);
- o potencial de sensibilização alérgica;
- metabólitos secundários (por exemplo, toxinas de defesa induzidas por plantas); e
- formulação de inertes.
O Perfil de Risco e Avaliação de Biopesticidas pode ser determinado por:
- Via de exposição – a natureza da formulação e suas potenciais rotas de absorção.
- Nível de exposição – a fisiologia e viabilidade dos organismos microbianos no ambiente e as taxas de aplicação de biopesticidas bioquímicos.
- Risco de exposição – a especificidade do modo de ação, hospedeiro alvo e alcance do mecanismo e condições climáticas e metabólicas.
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