Pesquisa financiada pela NASA encontra vida complexa desafiando o calor recorde
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 essenciais, o que é um grande problema para células com estruturas complexas, como um núcleo que envolve informações genéticas delicadas.
Nas águas aquecidas do Lassen Volcanic National Park, na Califórnia, uma equipe de cientistas observou uma ameba capaz de se reproduzir por divisão a impressionantes 145 graus Fahrenheit (63 graus Celsius), estabelecendo um recorde para o limite superior de temperatura entre todos os eucariotos conhecidos. Incendiamoeba cascadensis, também chamada de ameba-de-fogo, para de se reproduzir acima de 145 graus Fahrenheit, mas continua ativa, movendo-se em busca de alimento em temperaturas de até 147 graus Fahrenheit (64 graus Celsius). O limite anterior de 140 graus Fahrenheit (60 graus 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 estudam há muito tempo os limites de sobrevivência da vida na Terra para determinar como os organismos poderiam viver em outros mundos, como Marte, onde as condições são menos hospitaleiras do que em nosso planeta. Organismos que resistem nos limites da habitabilidade, sob temperaturas extremas, diferentes 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 na biotecnologia, desde aplicações industriais até a medicina.
Pesquisas anteriores sobre extremófilos se concentraram 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 e podem até ajudar os cientistas a compreender locais do universo onde a vida complexa poderia sobreviver.
Vida complexa na Terra
A vida na Terra é amplamente dividida em duas categorias: procariontes e eucariontes. Os procariontes são organismos unicelulares que não possuem núcleo nem organelas delimitadas por membranas 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 corrosiva ou radiação prejudicial.
Organismos que vivem em calor extremo são conhecidos como termófilos. Para ser um verdadeiro termófilo “amante do calor”, o organismo precisa ser capaz de se replicar, movimentar-se, alimentar-se e sobreviver acima de 113 graus Fahrenheit (45 graus Celsius).
Os procariontes incluem bactérias e arqueias, sendo as arqueias particularmente aptas a sobreviver em condições extremas. Devido à sua relativa simplicidade, os cientistas também acreditam que os procariontes foram as primeiras formas de vida a surgir na Terra, bilhões de anos atrás, quando o ambiente de nosso planeta era muito mais inóspito do que é hoje.
Os eucariontes são organismos mais complexos que, acredita-se, evoluíram posteriormente na história da vida na Terra. Esses organismos possuem um núcleo celular separado dentro de suas células, contendo informações genéticas frágeis. Os eucariontes também contêm organelas delimitadas por membranas, como mitocôndrias e retículo endoplasmático. Essas organelas são como pequenas máquinas celulares que desempenham funções específicas. Os eucariontes abrangem uma grande variedade de formas 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 as membranas se romperem, destruindo as células. Sugeriu-se que as membranas das organelas dos eucariontes não poderiam permanecer estáveis acima de 144 graus Fahrenheit (62 graus Celsius). A descoberta de I. cascadensis prova que essa suposição estava errada.
“Em parte, os estudos sobre eucariontes podem ter sido limitados por suposições sobre a estabilidade das membranas”, afirma Beryl Rappaport, estudante de pós-graduação da Syracuse University e autora principal do estudo. “Esperamos que a descoberta de I. cascadensis incentive outras pessoas a continuar procurando eucariontes que vivam em altas temperaturas.”
A equipe sequenciou o genoma de I. cascadensis, estudando a expressão dos genes em várias temperaturas. Eles encontraram muitos genes que ajudam a ameba a estabilizar o DNA e protegê-lo contra a degradação. Outros genes permitem que os organismos detectem o ambiente externo. Em altas temperaturas, a expressão de certos genes também aumentou, incluindo os envolvidos na manutenção do dobramento das proteínas.
“Conseguimos descobrir muitas estratégias que poderiam ajudar I. cascadensis a sobreviver em altas temperaturas, e algumas dessas estratégias poderiam ser utilizadas por termófilos de todos os grupos de seres vivos”, afirma Rappaport. “Por exemplo, algumas proteínas de I. cascadensis têm uma carga superficial positiva elevada, o 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 realizados em todo o mundo. Nesse conjunto de dados, encontrou fragmentos semelhantes de DNA em amostras geotérmicas de locais como a Nova Zelândia e o Yellowstone National Park. Isso significa que outras amebas termofílicas relacionadas a I. cascadensis podem estar vivendo em várias partes do mundo, apenas esperando para serem descobertas.
Busca por vida além da Terra
A Terra é o único planeta que conhecemos que abriga vida. Para que a vida, como a conhecemos, sobreviva em outros planetas do sistema solar ou além dele, os organismos talvez tenham de lidar com condições ambientais muito diferentes das encontradas aqui em nosso planeta.
“Estudar extremófilos nos ajuda a compreender melhor as limitações bioquímicas e fisiológicas da vida, como a conhecemos, na Terra”, afirma Alison Olcott, cientista do programa de Exobiology na sede da NASA, em Washington. “Essas informações, por sua vez, ajudam a orientar a busca da NASA por vida, à medida que ampliam a faixa de condições que acreditamos que a vida poderia habitar em outros lugares.”
Em particular, o estudo amplia nossa compreensão de onde e como a vida com células complexas poderia persistir na Terra e além dela.
“Encontrar eucariontes 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”, afirma Olcott.
No entanto, os pesquisadores observam que a sobrevivência depende de muitos fatores que fazem parte de um ecossistema maior.
“Certamente seria possível que uma forma de vida complexa como I. cascadensis sobrevivesse em outro planeta, mas a Terra é o único planeta que conhecemos atualmente que reúne todos os requisitos para que I. cascadensis prospere”, afirma Rappaport. “Não se trata apenas da temperatura. Um ambiente também precisa ter a acidez, os níveis de oxigênio, a pressão, a água e o alimento adequados. I. cascadensis não poderia sobreviver sozinha. Ela também precisa do apoio de outras formas de vida.”