O que nos ensina a vida em ambientes extremos?

Reflexões resultantes do diálogo entre um professor do ensino médio e um pesquisador na área de microbiologia molecular.

Existe vida no Mar Morto. Sim, mesmo com salinidade 33% maior do que as águas dos oceanos, este lago no Oriente Médio tem “moradores” como a archaea Haloarcula marismortui. Achaeas são organismos considerados similares às bactérias na forma, mas geneticamente distintos. A H. marismortui, cujo nome poderia ser traduzido como ‘a bactéria em forma de caixa que gosta de sal’, é um dos inúmeros extremófilos – seres que conseguem sobreviver em ambientes extremos, onde a maior parte dos habitantes do planeta Terra, incluindo humanos, morreriam.

O tema é interessante não apenas por seu lado curioso, mas, principalmente, porque o estudo desses organismos revela quais mecanismos garantem sua sobrevivência, o que pode ampliar nosso conhecimento sobre a possibilidade de vida em outros planetas, a origem da vida na Terra, contribuir para o desenvolvimento de medicamentos e muito mais.

Na sala de aula, esses seres que sobrevivem em ambientes extremos podem ser aliados para explicar mapas bioquímicos e toda estrutura da respiração celular (glicólise, Ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons), assuntos considerados difíceis pela maior parte dos alunos.

Os chamados ambientes extremos não são somente aqueles como o Mar Morto, geleiras, desertos e locais sem oxigênio. Podem estar também bem perto de nós, como um córrego ou um rio poluído. Há até pouco tempo, não se acreditava na vida nessas condições difíceis, já que locais com temperatura excessivamente alta ou baixa, com pH (medida que indica se o ambiente é ácido ou não) agudamente ácido ou alcalino, com pressão e salinidade altas ou muita radiação dificilmente são habitados por qualquer ser vivo.

 

À prova de tudo

Nesse “reality show” de sobrevivência promovido pela natureza, as bactérias saem na frente. Várias delas têm habilidade para resistir em ambientes inóspitos. Um exemplo é a Deinococcus radiodurans, capaz de resistir a locais com intensa radiação, inclusive no espaço.

Até a década de 1960, havia a crença de nenhum organismo sobrevivia a altas temperaturas, mas o estudo da Thermus aquaticus acabou com esse mito. Essa bactéria resiste à temperatura entre 50º C a 80º C. Mais impressionante ainda, a archaea Pyrococcus furiosus se desenvolve encarando temperaturas superiores a 100º C – sendo uma das mais resistentes já conhecidas.

Deinococcus radiodurans, bactéria que pode viver em ambientes com extrema radiação
Crédito: Wikimedia

Outros seres resistentes

Os tardígrados,  também conhecidos como ursos d’água, são artrópodes (grupo dos insetos e dos crustáceos) tão resistentes que já são usados pela Agência Espacial Americana, a Nasa, em pesquisas, porque conseguem sobreviver no espaço.

Já se sabe que algumas proteínas presentes em organismos que vivem em ambientes extremos também estão presentes naqueles que têm seu hábitat em condições normais, mas os metabolismos de cada um desses indivíduos são distintos.

Vários mecanismos internos do metabolismo podem se adaptar a um ambiente inóspito. Nessas adaptações, as moléculas desenvolvidas nas condições inóspitas podem ser usadas para produzir fármacos mais eficientes. E não só: a tecnologia biomolecular também é aproveitada na indústria de bebidas. Na produção de cerveja, durante a fermentação, são necessárias biomoléculas que possam suportar altas temperaturas.

Thermus aquaticus, bactéria que pode viver em ambientes com temperatura entre 50º C e 80º C
Crédito: Wikimedia

Inóspito? Para quem?

Uma pergunta frequente: será que esses seres que resistem a ambientes extremos se sentiriam melhor em condições mais amenas?

A água limpa, por exemplo, seria o ambiente ideal para todos os organismos subaquáticos? A resposta é não. Para os extremófilos, esse ambiente pode ser fatal, porque as adaptações sofridas pelos organismos ao longo de sua evolução os tornaram mais aptos a viver num hábitat específico.

Sob altas temperaturas, por exemplo, um organismo não extremófilo apresenta sérias dificuldades para manter seu DNA intacto. Suas proteínas podem sofrer modificações químicas, perdendo sua função biológica. O calor excessivo acaba com a estabilidade dessas moléculas.

No entanto, evolutivamente, para os extremófilos, as condições que julgamos inóspitas são boas. Eles foram selecionados e sobreviveram sob alta temperatura, com pH ácido ou básico, com alta pressão e salinidade. Essas variações podem proporcionar vantagens adaptativas que outros organismos não têm. Todo ser vivo sofre seleção natural, mutações aleatórias e, dessa forma, o meio ambiente seleciona organismos com vantagens adaptativas em locais extremos.

Pyrococcus furiosus, bactéria que pode viver em ambientes com temperaturas acima de 100º C
Crédito: Wikimedia

A vida possível em Marte

Mas, e a vida em um lugar extremo extraterrestre, como Marte, é possível? No planeta vermelho, há chaminés hidrotermais como as que ficam no fundo do mar do nosso planeta, ambiente bastante inóspito, porém equivalente ao habitado pelos extremófilos. Bactérias ou outros microrganismos poderiam ser a tal vida marciana? Só o futuro (e muita pesquisa) dirá.

Francisco Gadelha Araujo Martins

Aluno do Mestrado Profissional em Ensino de Biologia em Rede Nacional (ProfBio)

*Artigo resultante de entrevista com o pesquisador Rodrigo Volcan Almeida, do Instituto de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro

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