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Pesquisa financiada pela NASA descobre calor recorde complexo que desafia a vida
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Cientistas apoiados pela NASA descobriram um organismo que vive em temperaturas extremas que antes eram consideradas impossíveis para vida complexa. As altas temperaturas podem causar a destruição de componentes celulares necessários, o que é um grande problema para células com partes complexas, como um núcleo que encerra informações genéticas delicadas.
Nas águas aquecidas do Parque Nacional Vulcânico Lassen, na Califórnia, uma equipe de cientistas observou uma ameba que pode se reproduzir por divisão a surpreendentes 63 graus Celsius (145 graus Fahrenheit), estabelecendo um recorde para o limite superior de temperatura para todos os eucariotos conhecidos. Incendiamoeba cascadensis, também apelidada de ameba do fogo, para de se reproduzir acima de 145 graus Fahrenheit, mas ainda está ativa, movendo-se em busca de alimento a até 147 graus Fahrenheit (64 Celsius). O limite anterior de 60 graus Celsius (140 graus Fahrenheit) para eucariotos foi estabelecido por algumas espécies de fungos e algas vermelhas. Os resultados foram publicados na terça-feira na revista Célula.
Os astrobiólogos há muito estudam os limites da sobrevivência da vida na Terra para determinar como os organismos podem viver em outros mundos como Marte, onde as condições são menos hospitaleiras do que o nosso planeta natal. Organismos que permanecem nos limites da habitabilidade sob temperaturas extremas, níveis de pH, radiação e outras condições ambientais são conhecidos como extremófilos. Estudá-los ajuda os cientistas a entender do que a vida como a conhecemos é capaz. Os extremófilos também produzem proteínas únicas que podem ter usos promissores em biotecnologia, desde aplicações industriais até na medicina.
Pesquisas extremófilas anteriores concentraram-se principalmente em bactérias unicelulares e archaea. O novo estudo mostra que as células mais complexas dos eucariontes podem ser mais duráveis do que se pensava anteriormente e podem até ajudar os cientistas a compreender os locais do universo onde a vida complexa poderia sobreviver.
A vida na Terra é amplamente dividida em duas categorias, procariontes e eucariontes. Procariontes são organismos unicelulares que não possuem núcleo ou organelas ligadas à membrana dentro de sua única célula. Isso significa que eles têm menos “maquinaria” celular que pode ser danificada por condições extremas, como calor escaldante, frio intenso, acidez cáustica ou radiação prejudicial.
Organismos que vivem em calor extremo são conhecidos como termófilos. Para ser um verdadeiro termófilo “amante do calor”, o organismo deve ser capaz de replicar, mover-se, comer e sobreviver acima de 45 graus Celsius (113 graus Fahrenheit).
Os procariontes incluem bactérias e arquéias, sendo as arquéias particularmente hábeis em sobreviver a extremos. Devido à sua relativa simplicidade, os cientistas também acreditam que os procariontes foram as primeiras formas de vida a aparecer na Terra, há milhares de milhões de anos, quando o ambiente do nosso planeta era muito mais inóspito do que é hoje.
Os eucariontes são organismos mais complicados que se acredita terem evoluído mais tarde na história da vida na Terra. Esses organismos têm um núcleo celular separado dentro de suas células que contém informações genéticas frágeis. Os eucariotos também contêm organelas ligadas à membrana, como mitocôndrias e retículo endoplasmático. Essas organelas são como minimáquinas celulares que desempenham funções específicas. Os eucariotos incluem uma ampla vida, desde algas unicelulares até organismos multicelulares, como plantas e seres humanos.
As altas temperaturas levam à quebra de proteínas e outras biomoléculas que as células vivas precisam para funcionar. O calor também pode causar a ruptura das membranas, destruindo assim as células. Foi sugerido que as membranas das organelas em eucariotos não poderiam permanecer estáveis acima de 62 graus Celsius (144 graus Fahrenheit). A descoberta de I. cascadensis prova que essa suposição está errada.
“Em parte, os estudos sobre eucariontes podem ter sido limitados devido a suposições sobre a estabilidade da membrana”, diz Beryl Rappaport, estudante de pós-graduação na Universidade de Syracuse e principal autora do estudo. “Esperamos que a descoberta de I. cascadensis encoraje outros a continuarem a procurar eucariontes de alta temperatura.”
A equipe sequenciou o genoma de I. cascadensis, estudando a expressão de genes em múltiplas temperaturas. Eles encontraram muitos genes que ajudam a ameba a estabilizar o DNA e a protegê-lo contra a quebra. Outros genes permitem que os organismos sintam o ambiente externo. Em altas temperaturas, a expressão de certos genes também aumentou, incluindo aqueles envolvidos na manutenção do enovelamento de proteínas.
“Conseguimos descobrir muitas estratégias que poderiam ajudar I. cascadensis a sobreviver em altas temperaturas, e algumas dessas estratégias poderiam ser usadas por termófilos em toda a vida”, diz Rappaport. “Por exemplo, algumas proteínas em I. cascadensis têm uma carga superficial positiva elevada que pode ajudá-las a permanecer estáveis. Estas cargas proteicas são semelhantes às encontradas em bactérias termofílicas e archaea.”
A equipe também comparou informações genéticas de outros estudos em todo o mundo. Neste conjunto de dados, eles encontraram pedaços semelhantes de DNA de amostras geotérmicas em lugares como a Nova Zelândia e o Parque Nacional de Yellowstone. Isto significa que outras amebas termofílicas relacionadas com I. cascadensis podem estar a viver em todo o mundo, apenas à espera de serem descobertas.
A Terra é o único planeta que conhecemos que é habitado por vida. Para que a vida tal como a conhecemos sobreviva noutros planetas do sistema solar ou mais além, os organismos poderão ter de lidar com condições ambientais que são muito diferentes das encontradas aqui em casa.
“Estudar os extremófilos ajuda-nos a compreender melhor as limitações bioquímicas e fisiológicas da vida tal como a conhecemos na Terra”, diz Alison Olcott, cientista do programa de Exobiologia na sede da NASA em Washington. “Esta informação, por sua vez, ajuda a orientar a procura de vida da NASA, à medida que expande a gama de condições que pensamos que a vida poderia potencialmente habitar noutros lugares.”
Em particular, o estudo aumenta a nossa compreensão de onde e como a vida com células complexas pode persistir na Terra e fora dela.
“Encontrar eucariotas que sobrevivem em ambientes de alta temperatura não só expande a nossa compreensão de onde a vida pode ser encontrada, mas também de quão complexa essa vida pode ser”, diz Olcott.
No entanto, os investigadores salientam que a sobrevivência depende de muitos factores que fazem parte de um ecossistema maior.
“Certamente seria possível que formas de vida complexas como I. cascadensis sobrevivessem noutro planeta, mas a Terra é o único planeta que conhecemos atualmente que tem todos os requisitos para que I. cascadensis seja feliz”, diz Rappaport. “Não se trata apenas de temperatura. Um ambiente também precisa de acidez, níveis de oxigênio, pressão, água e alimentos adequados. I. cascadensis não poderia sobreviver por conta própria. Ele também precisa de outras formas de vida para ser sustentado.”
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