Descoberta Apoiada pela NASA Revela Novo Limite Para a Vida Complexa
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Pois então, de acordo com a nota do portal, cientistas apoiados pela NASA descobriram um organismo que vive em temperaturas extremas anteriormente consideradas impossíveis para formas de vida complexas. 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 informações genéticas delicadas.
Crédito: Beryl Rappaport
Este vídeo mostra a motilidade de Incendiamoeba cascadensis a 60 ºC. Quando levada aos seus limites em laboratório, I. cascadensis consegue permanecer parcialmente ativa a 150,8 graus Fahrenheit (66 graus Celsius) e pode se recuperar após ser exposta a impressionantes 158 graus Fahrenheit (70 graus Celsius) durante cinco minutos. No entanto, 176 graus Fahrenheit (80 graus Celsius) provaram ser demais para que a ameba se recuperasse.
Nas águas aquecidas do Parque Nacional Vulcânico de Lassen, na Califórnia, uma equipe de cientistas observou uma ameba que pode se reproduzir por divisão a impressionantes 145 graus Fahrenheit (63 graus Celsius), estabelecendo um recorde para o limite superior de temperatura de todos os eucariotos conhecidos. Incendiamoeba cascadensis, também chamada de ameba-do-fogo, para de se reproduzir acima de 145 graus Fahrenheit, mas ainda permanece ativa, movimentando-se para procurar 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 da 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 natal. Organismos que suportam os limites da habitabilidade sob temperaturas extremas, níveis extremos de pH, radiação e outras condições ambientais são conhecidos como extremófilos. Estudá-los ajuda os cientistas a compreender do que a vida, tal 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 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 podem até mesmo ajudar os cientistas a compreender locais no 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 um núcleo nem organelas delimitadas por membranas dentro de sua única célula. Isso significa que eles possuem menos “maquinaria” celular que pode ser danificada por condições extremas, como calor intenso, frio extremo, 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 precisa ser capaz de se replicar, mover-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 do nosso planeta era muito mais inóspito do que é hoje.
Os eucariotos são organismos mais complexos que se acredita terem evoluído posteriormente na história da vida na Terra. Esses organismos possuem um núcleo celular separado dentro de suas células, que contém informações genéticas frágeis. Os eucariotos também contêm organelas delimitadas por membranas, como as mitocôndrias e o retículo endoplasmático. Essas organelas são como pequenas máquinas celulares que desempenham funções específicas. Os eucariotos abrangem uma ampla variedade de formas de vida, desde algas unicelulares até organismos multicelulares, como plantas e seres humanos.
Complexidade em Calor Extremo
Altas temperaturas levam à decomposição de proteínas e outras biomoléculas das quais as células vivas precisam para funcionar. O calor também pode fazer com que as membranas se rompam, destruindo assim as células. Foi sugerido que as membranas das organelas dos eucariotos 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 eucariotos podem ter sido limitados devido a suposições sobre a estabilidade das membranas”, afirma Beryl Rappaport, estudante de pós-graduação na Universidade de Syracuse e principal autora do estudo. “Esperamos que a descoberta de I. cascadensis incentive outras pessoas a continuar procurando eucariotos que vivam em altas temperaturas.”
A equipe sequenciou o genoma de I. cascadensis, estudando a expressão dos genes em múltiplas 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 determinados genes também aumentou, incluindo aqueles envolvidos na manutenção do dobramento das proteínas.
“Fomos capazes de descobrir muitas estratégias que poderiam ajudar I. cascadensis a sobreviver em altas temperaturas, e algumas dessas estratégias poderiam ser utilizadas por termófilos em todos os grupos de seres vivos”, afirma Rappaport. “Por exemplo, algumas proteínas de I. cascadensis possuem uma alta carga superficial 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 realizados em todo o mundo. Nesse conjunto de dados, encontraram fragmentos semelhantes de DNA provenientes de amostras geotérmicas de lugares como a Nova Zelândia e o Parque Nacional de Yellowstone. Isso significa que outras amebas termofílicas relacionadas a I. cascadensis podem estar vivendo em todo o mundo, apenas esperando para serem descobertas.
Crédito: Kristen Skruber
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| A principal autora, Beryl Rappaport, coletando amostras de Incendiamoeba cascadensis no Parque Nacional Vulcânico de Lassen, na Califórnia. O nome do organismo significa “ameba-do-fogo proveniente das cascatas”. O Parque Nacional Vulcânico de Lassen, na Califórnia, é a região vulcânica ativa mais ao sul da Cordilheira das Cascatas e inclui o Lassen Peak, o maior vulcão em domo de lava do mundo. |
Busca Por Vida Além da Terra
A Terra é o único planeta que conhecemos que é habitado por vida. Para que a vida, tal como a conhecemos, sobreviva em outros planetas do sistema solar ou além dele, os organismos talvez tenham que lidar com condições ambientais muito diferentes das encontradas aqui, em nosso planeta natal.
“Estudar extremófilos nos ajuda a compreender melhor as limitações bioquímicas e fisiológicas da vida, tal como a conhecemos na Terra”, afirma Alison Olcott, cientista do 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 nas quais acreditamos que a vida poderia potencialmente existir 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 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”, afirma Olcott.
No entanto, os pesquisadores ressaltam que a sobrevivência depende de muitos fatores que fazem parte de um ecossistema maior.
“Certamente poderia ser 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 possui todos os requisitos para que I. cascadensis se desenvolva bem”, 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 de outras formas de vida para receber suporte.”
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