Você conhece os extremófilos? Eles vivem nos ambientes mais extremos do planeta, aparentemente desfavoráveis à vida. Esses organismos podem ser encontrados tanto em locais com temperaturas acima de 60º C como em geleiras próximas de 0º C, alguns conseguem viver em ambientes salinos, alcalinos ou até mesmo ácidos. Esses seres de ambientes inóspitos foram tema de dois momentos do programa Adote um Cientista: em 2011 com a professora Dra. Tie Koide, da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP), e em abril de 2013 com a mestranda Marjorie Cornejo Pontelli. Os encontros foram focados na origem, peculiaridade e uso desses micro-organismos como modelos de estudo para o desenvolvimento científico e tecnológico.
Origem
A origem dos extremófilos se confunde com o surgimento da vida na Terra. Uma das hipóteses é que a origem da vida aconteceu ao redor de fontes hidrotermais. “Estudos demonstraram que os organismos mais ancestrais conhecidos até hoje são extremófilos aquáticos. Esses organismos são capazes de sobreviver ao redor dessas fontes localizadas em solo oceânico, sendo lugares escuros com elevada pressão e temperatura, porém com energia e nutrientes abundantes”, conta a professora Tie, ressaltando que, apesar do grande número de evidências encontradas, muitos estudos ainda são necessários para confirmar essa hipótese.
Dentre diversos extremófilos existentes na natureza, há organismos unicelulares que não apresentam seu material genético delimitado por uma membrana, eles fazem parte do grupo dos procariontes e recebem o nome de archaeas. Apenar de ser um procarioto como a bactéria, a archaea constitui um domínio de vida diferente, mas durante muito tempo foi conhecida como bactéria primitiva.
Na natureza existem três grandes domínios da vida: os eucariotos, as bactérias e as archaeas. O reconhecimento das archaeas aconteceu devido aos estudos do cientista Carl Woese, que, pesquisando a classificação molecular, percebeu a existência de assinaturas moleculares que as distinguiam das bactérias. No final da década de 1970, ele propôs a existência do terceiro domínio da vida, o domínio Archaea.
Há diferenças importantes na estrutura de uma célula procariótica e eucariótica: o homem, por exemplo, é um ser eucarioto, isso significa que, ao contrário dos procariotos, o núcleo de suas células é delimitado por uma membrana constituída de lipídeos e seu citoplasma tem várias organelas especializadas em alguma função. As diferenças não param por aí: uma célula procarionte é menor que uma eucarionte, sua dimensão é próxima à mitocôndria, uma organela encontrada em células eucarióticas. Acredita-se que a mitocôndria pode ter sido originada a partir de um procarioto que foi englobado por uma célula eucariótica, desenvolvendo uma relação de simbiose e colaborando para o desenvolvimento da célula.
As bactérias e as archaeas têm semelhanças morfológicas que vão além da organização do material genético: elas têm o tamanho parecido e apresentam o genoma compacto e circular. “Se você olhar no microscópio uma bactéria e uma archaea, provavelmente não vai conseguir distinguir uma da outra. Por isso, durante muito tempo, o domínio Archaea nem sequer existia e muitas delas eram estudadas como se fossem bactérias”, explica o mestrando José Vicente Gomes Filho, que trabalha no laboratório coordenado pela professora Tie.
Apesar das semelhanças visuais com as bactérias, em nível molecular, as archaeas têm características semelhantes aos eucariotos. “A maquinaria de processamento da informação, de como o RNA é transcrito, se assemelha aos organismos nucleados, além disso, elas possuem características únicas, como alguns tipos de lipídeos na membrana celular”, conta José Vicente, que esclarece que existem muitos organismos do domínio Archaea em diversos habitats, mas que ainda não foi encontrado nenhum com função patogênica, ou seja, com capacidade de dar origem a doenças.
Pesquisa
Como um organismo com características tão singulares pode colaborar para o desenvolvimento científico e tecnológico? Diversas áreas da ciência – como a biologia molecular, genética, astrobiologia e biotecnologia – podem se beneficiar dos estudos dos extremófilos. As pesquisas com esses organismos são essenciais não só para entender a origem e evolução da vida na terra ou caracterizar o microbioma como também apresentam inúmeras possibilidades de aplicações para a ciência.
A Halobacterium, que é uma archaea que vive em grandes concentrações de sal, por exemplo, apresenta vários sistemas que ainda não são conhecidos em outros organismos. “Você sempre pode aprender biologia nova a partir dela e também conseguir fazer manipulações e amplos estudos em larga escala, com informações de todos os genes e proteínas de uma forma relativamente simples”, conta a professora.
A Pyrococcus furiosus (bactéria) e a Thermus aquaticus (archaea), são exemplos de extremófilos que forneceram importantes ferramentas biotecnológicas. “Esses dois organismos foram um marco para o estudo da biologia molecular, a partir deles foi possível a obtenção de DNA polimerase (enzimas que sintetizam novas fitas de DNA) que são capazes de funcionar em temperaturas elevadas. Essas enzimas são utilizadas diariamente em diversos laboratórios que fazem a reação de PCR (reação em cadeia de polimerase) para amplificar fragmentos de DNA, seja para pesquisa ou diagnóstico. Estudos ligados à remediação de solos contaminados por agentes químicos, como corantes, também se utilizam dos extremófilos, visto que alguns têm a capacidade de degradar os possíveis contaminantes, em condições inóspitas”, revela Tie.