As mudanças climáticas têm sido um tema amplamente discutido em todo o mundo e têm levado líderes globais a implementar diferentes políticas públicas para reduzir os seus impactos. O aquecimento global é uma realidade preocupante e vem causando diversos danos ao meio ambiente e à população, sendo possível observar frequentemente nos noticiários desastres naturais. O mundo busca por sustentabilidade, e um dos pilares é direcionar a economia de base fóssil para uma economia baseada em produtos oriundos de biomassa ou bioprodutos, também denominada como bioeconomia.  
 

Nesse cenário, a biotecnologia vem se mostrando como uma das principais ferramentas utilizadas para produção de bioprodutos, que podem ser definidos como materiais, produtos químicos e energia derivados de material biológico. Esta ferramenta utiliza sistemas e organismos biológicos para promover a sustentabilidade, dentre os quais se incluem microrganismos, como fungos, bactérias e algas. Existem várias aplicações da biotecnologia nos campos médico, industrial, agrícola, dentre outros. 

Na indústria do pão ou da cerveja, por exemplo, a levedura Saccharomyces cerevisiae tem sido usada comercialmente com sucesso durante várias décadas. Outra aplicação é o uso de Penicillium chrysogenum na produção de antibióticos para o tratamento de infecções bacterianas. Na agricultura, o uso de bioinsumos, como biopesticidas à base de Bacillus thuringienses, resulta em um aumento significativo da produção de biomassa, incluindo soja, cana-de-açúcar e outras culturas. As biorefinarias de cana-de-açúcar e as plantas de biodiesel emergem como ambientes propícios para a aplicação da biotecnologia, visando a produção de etanol, bioeletricidade e novos químicos renováveis a partir da biomassa.
 

A importância da biotecnologia transcende diferentes áreas do conhecimento e vem sendo cada vez mais utilizada em prol da sustentabilidade. Pode-se destacar que alguns processos químicos estão sendo substituídos por processos biotecnológicos em diversos setores industriais, mas ainda são necessárias pesquisas para que esses processos sejam cada vez mais economicamente viáveis.
 

Nos últimos anos, as ciências ômicas têm se destacado como uma estratégia poderosa para o desenvolvimento da biotecnologia e vêm sendo aplicadas para compreender e aprimorar microrganismos e plantas, bem como para otimizar bioprocessos. As principais estratégias baseiam-se em genômica, transcriptômica, proteômica, lipidômica, metabolômica e fluxômica. 

A Metabolômica é uma das mais recentes estratégias desenvolvidas e utilizadas no campo das ômicas. É descrita como uma abordagem que estuda pequenas moléculas (<1500 daltons), os metabólitos, demonstrando como a diversidade genotípica afeta a variação fenotípica. 

Tem sido aplicada em diferentes sistemas biológicos, como plantas e microrganismos, com o objetivo de descobrir biomarcadores de doenças em plantas, identificar alvos metabólicos para o melhoramento genético de espécies vegetais e microbianas, além de direcionar para a otimização e melhoria de processos biotecnológicos. Existem duas estratégias de metabolômica: direcionada (targeted) e não direcionada (untargeted). 

A metabolômica direcionada quantifica um conjunto de metabólitos previamente definidos. Uma das aplicações é o estudo de alterações genéticas ou vias metabólicas. Já a metabolômica não direcionada visa identificar os metabólitos presentes em amostras mesmo que não sejam previamente descritos e é, portanto, aplicada para detectar todos, ou quase todos, os metabólitos num sistema biológico. 

As principais plataformas analíticas usadas em estudos de metabolômica são RMN (ressonância magnética nuclear) e MS (espectrometria de massas). A MS possui algumas vantagens, dentre elas, seletividade, sensibilidade e rapidez nas análises, sendo, portanto, bastante usada em estudos metabolômicos.

A metabolômica vem sendo aplicada por diversos grupos de pesquisa brasileiros e do exterior e, também, no setor industrial. Estudos relatam o uso da metabolômica na identificação de biomarcadores para doenças e anomalias vegetais, como o amarelecimento fatal em palma de óleo. Além disso, há relatos de estudos de interação planta-microrganismo ou planta-bioinsumos com resultados promissores. 

A utilização dos bioinsumos em plantas, como tomate, tem sido estudada recentemente, e os resultados publicados mostram que há uma alteração metabólica nas mudas após o tratamento com bioinsumos. 

Os estudos mostram ainda que mesmo os bioinsumos utilizados sejam provenientes do extrato inativo, ou seja, o formulado após a extração do microrganismo, apresentam resultados bons e promissores. Esse resultado é de extrema importância para o setor agrícola, pois facilita a logística de distribuição e venda. 

Em relação aos microrganismos, a otimização de estirpes microbianas robustas para conversão de açúcares em produtos desejados ainda é um desafio. Compreender as limitações metabólicas do microrganismo é essencial para a melhoria genética da estirpe e para a otimização das condições de processo. 

Estratégias de metabolômica vêm sendo desenvolvidas e aplicadas com sucesso em diferentes microrganismos que produzem compostos químicos renováveis. Uma aplicação microbiana é utilizar a metabolômica para prospectar uma coleção de microrganismos visando a produção de químicos de alto valor industrial a partir de coprodutos e resíduos, como o uso da glicerina de dendê ou soja para produção de ácidos e outros químicos. 

No desenvolvimento de novos bioprodutos, pesquisadores utilizaram essa ferramenta para identificar quais fitormônios estão presentes em algas, de modo a selecionar as melhores para um aumento na produção de biofertilizantes. Outros exemplos referem-se à aplicação da metabolômica para a melhoria de cultivo, na biorremediação, no desenvolvimento de biopesticidas e fármacos naturais e na produção sustentável.

Empresas do setor agro estão apostando e contratando especialistas em metabolômica para o desenvolvimento e lançamento de novos bioprodutos, visando assim um diferencial tecnológico e a obtenção de produtos exclusivos e com alta qualidade. Com o passar dos anos, a expectativa é que a metabolômica seja cada vez mais utilizada pelas empresas que buscam inovação e sustentabilidade, o que irá favorecer o meio ambiente e a sociedade.

Pode-se dizer também que o futuro da metabolômica está na integração com as demais ômicas, uma vez que fornece uma visão global de um sistema biológico, seja planta, seja microrganismo, sendo a base para diversas aplicações biotecnológicas.