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Cientistas apoiados pela NASA descobriram um organismo que vive em temperaturas extremas antes consideradas impossíveis para a vida complexa. Altas temperaturas podem causar a destruição de componentes celulares necessários, o que representa um grande problema para células com partes complexas, como um núcleo que envolve informação genética delicada.
Nas águas aquecidas do Parque Nacional Vulcânico Lassen, na Califórnia, uma equipe de cientistas observou uma ameba capaz de se reproduzir por divisão a impressionantes 145 graus Fahrenheit (63 grau Celsius), estabelecendo um recorde para o limite superior de temperatura de todos os eucariotos conhecidos. Incendiamoeba cascadensis, também apelidada de ameba de fogo, para de se reproduzir acima de 145 graus Fahrenheit, mas ainda permanece ativa, movendo-se em busca de alimento em até 147 graus Fahrenheit (64 Celsius). O limite anterior de 140 graus Fahrenheit (60 Celsius) para eucariotos havia sido estabelecido por algumas espécies de fungos e algas vermelhas. Os resultados foram publicados na terça-feira na revista Cell.
Astrobiólogos há muito estudam os limites da sobrevivência da vida na Terra para determinar como organismos poderiam viver em outros mundos, como Marte, onde as condições são menos hospitaleiras do que em nosso planeta natal. Organismos que resistem nos limites da habitabilidade sob temperatura extrema, 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. Extremófilos também produzem proteínas únicas que podem ter usos promissores na biotecnologia, desde aplicações industriais até a medicina.
Pesquisas anteriores sobre extremófilos concentraram-se principalmente em bactérias e arqueias unicelulares. O novo estudo mostra que as células mais complexas dos eucariotos podem ser mais resistentes do que se pensava anteriormente e pode até ajudar os cientistas a entender locais no universo onde a vida complexa poderia sobreviver.
Vida complexa na Terra
A vida na Terra é amplamente dividida em duas categorias, procariotos e eucariotos. Procariotos são organismos unicelulares que não possuem núcleo nem organelas ligadas a membranas dentro de sua única célula. Isso significa que eles têm menos ‘maquinaria’ celular que pode ser danificada por extremos, como calor abrasador, 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 se replicar, se mover, se alimentar e sobreviver acima de 113 graus Fahrenheit (45 graus Celsius).
Os procariotos incluem bactérias e arqueias, sendo as arqueias particularmente hábeis em sobreviver a extremos. Devido à sua relativa simplicidade, os cientistas também acreditam que os procariotos foram as primeiras formas de vida a surgir na Terra, bilhões de anos atrás, quando o ambiente do nosso planeta era muito mais inóspito do que é hoje.
Eucariotos são organismos mais complicados que se acredita terem evoluído mais tarde na história da vida na Terra. Esses organismos possuem um núcleo celular separado dentro de suas células, que contém informação genética frágil. Os eucariotos também contêm organelas ligadas a membranas, como mitocôndrias e retículo endoplasmático. Essas organelas são como pequenas máquinas celulares que desempenham funções específicas. Os eucariotos incluem uma ampla gama de vida, desde algas unicelulares até organismos multicelulares como plantas e seres humanos.
Complexidade em calor extremo
Altas temperaturas levam à degradação de proteínas e outras biomoléculas de que as células vivas precisam para funcionar. O calor também pode fazer com que as membranas se rompam, destruindo assim as células. Já se sugeriu que as membranas das organelas em eucariotos não poderiam permanecer estáveis acima de 144 graus Fahrenheit (62 graus Celsius). A descoberta de I. cascadensis prova que essa suposição está errada.
“Em parte, os estudos sobre eucariotos podem ter sido limitados por causa de suposições sobre a estabilidade da membrana”, diz Beryl Rappaport, estudante de pós-graduação na Universidade de Syracuse e autora principal do estudo. “Esperamos que a descoberta de I. cascadensis incentive outros a continuar procurando eucariotos de alta temperatura.”
A equipe sequenciou o genoma de I. cascadensis, estudando a expressão gênica em múltiplas temperaturas. Eles encontraram muitos genes que ajudam a ameba a estabilizar o DNA e protegê-lo da degradação. Outros genes permitem que os organismos percebam o ambiente externo. Em altas temperaturas, a expressão de certos genes também aumentou, incluindo aqueles envolvidos na manutenção do dobramento 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 alta carga de superfície positiva que poderia ajudá-las a permanecer estáveis. Essas cargas proteicas são semelhantes às encontradas em bactérias e arqueias termofílicas.”
A equipe também comparou informações genéticas de outros estudos ao redor do mundo. Nesse vasto conjunto de dados, encontraram trechos semelhantes de DNA em amostras geotérmicas de lugares como a Nova Zelândia e o Parque Nacional de Yellowstone. Isso significa que amebas termofílicas adicionais relacionadas a I. cascadensis podem estar vivendo ao redor de todo o globo, apenas esperando para serem descobertas.
A autora principal, Beryl Rappaport, coletando amostras de Incendiamoeba cascadensis no Parque Nacional Vulcânico Lassen, na Califórnia. O nome do organismo significa “ameba de fogo vinda das cascatas.” O Parque Nacional Vulcânico Lassen, na Califórnia, é a região vulcânica ativa mais ao sul da Cordilheira das Cascatas e inclui o Pico Lassen, o maior vulcão de cúpula de lava tampão do mundo.
Busca por vida além da Terra
A Terra é o único planeta que conhecemos habitado pela vida. Para que a vida como a conhecemos sobreviva em outros planetas do sistema solar ou além, os organismos podem precisar lidar com condições ambientais muito diferentes das encontradas aqui em nosso lar.
“Estudar extremófilos nos ajuda a entender melhor as limitações bioquímicas e fisiológicas da vida como a conhecemos na Terra”, diz Alison Olcott, cientista de programa de Exobiologia na sede da NASA em Washington. “Essa informação, por sua vez, ajuda a orientar a busca da NASA por vida, à medida que amplia a gama de condições em que acreditamos que a vida poderia potencialmente habitar em outros lugares.”
Em particular, o estudo amplia nossa compreensão sobre onde e como a vida com células complexas poderia persistir na Terra e além.
“Encontrar eucariotos sobrevivendo em ambientes de alta temperatura não apenas amplia nossa compreensão de onde a vida poderia ser encontrada, mas também de quão complexa essa vida poderia ser”, diz Olcott.
No entanto, os pesquisadores apontam que a sobrevivência depende de muitos fatores que fazem parte de um ecossistema maior.
“Certamente poderia ser possível que uma vida complexa como I. cascadensis sobrevivesse em outro planeta, mas a Terra é o único planeta que atualmente conhecemos que possui todos os requisitos para que I. cascadensis esteja satisfeita”, diz Rappaport. “Não se trata apenas de temperatura. Um ambiente também precisa ter a acidez certa, níveis de oxigênio, pressão, água e alimento. I. cascadensis não conseguiria sobreviver sozinha. Ela também precisa de outras formas de vida para ser sustentada.”
Para mais informações sobre astrobiologia na NASA, visite:
https://science.nasa.gov/astrobiology
Fonte original: science.nasa.gov
