Os extremófilos são uma ferramenta de eleição para os astrobiólogos. Para lá de ajudarem a perceber que tipos de ambientes extremos a vida consegue suportar, por vezes funcionam também como instrumentos práticos: em condições adversas, conseguem produzir materiais de que outras formas de vida necessitam - como oxigénio.
Um artigo recente, assinado por Daniella Billi (Universidade de Roma Tor Vergata) e disponibilizado em pré-publicação na Acta Astronautica, faz uma síntese de como um extremófilo em particular pode ser, ao mesmo tempo, um excelente “cobaia” científica e uma verdadeira peça de engenharia biológica.
A protagonista é uma cianobactéria chamada Chroococcidiopsis. Como os biólogos não têm a mesma obsessão por abreviações que os astrónomos, vamos chamar-lhe “Chroo” para simplificar.
A cianobactéria Chroococcidiopsis (Chroo) e a sua origem em desertos
A Chroo é típica de ambientes desérticos, com amostras identificadas na Ásia, na América do Norte e até na Antártida - que, apesar da neve persistente, tem vastas zonas que são, na prática, deserto.
Devido à sua robustez, já foi analisada em vários estudos que procuram inferir como a vida poderia manter-se noutros planetas - ou mesmo no espaço exterior.
Ensaios no espaço: BIOMEX, BOSS e o módulo EXPOSE na EEI
Dois testes destacam-se: o BIOlogy and Mars EXperiment (BIOMEX) e o experimento com o nome mais chamativo Biofilm Organisms Surfing Space (BOSS). Ambos utilizaram o módulo EXPOSE (“Exposição de Organismos a um Ambiente Espacial”) na EEI (Estação Espacial Internacional). A profusão de siglas deixa claro que estamos novamente em território espacial.
Na essência, estes trabalhos colocaram a Chroo em condições semelhantes às do espaço aberto para medir a sua capacidade de sobrevivência. Cada campanha durou cerca de um ano e meio.
O BIOMEX debruçou-se sobretudo sobre células individuais, enquanto o BOSS se concentrou em biofilmes. Apesar das diferenças, ambos chegaram a conclusões muito próximas: a radiação ultravioleta (UV) foi o principal factor de mortalidade, e até uma protecção mínima ofereceu ganhos enormes para as células situadas por baixo.
No BIOMEX, a “blindagem” veio de uma camada fina de rocha ou de regolito. Já no BOSS, a protecção foi assegurada pela camada superior do biofilme: as células mais expostas acabaram por se sacrificar e formar uma espécie de escudo improvisado que bloqueou a radiação UV, protegendo as camadas inferiores.
Reidratação e reparação do ADN após um ano e meio de radiação
Um resultado particularmente impressionante surgiu quando a Chroo regressou à Terra após o BIOMEX. Antes do ensaio, as amostras tinham sido desidratadas (a água foi removida), e no final foram reidratadas.
Os investigadores observaram que os mecanismos de reparação do ADN conseguiram corrigir os danos acumulados. Mais notável ainda: nas gerações seguintes não se verificou um aumento de mutações em comparação com uma estirpe de controlo que permaneceu na Terra.
Dito de outro modo, os sistemas de reparação do ADN da Chroo foram tão eficazes que permitiram recuperar de cerca de um ano e meio de exposição à radiação espacial directa, sem protecção, regressando sem perda aparente de desempenho biológico.
Testes terrestres: radiação gama, biomarcadores e frio extremo
As experiências com extremófilos não se fazem apenas em órbita. Também existem ensaios em laboratório na Terra.
Num deles - que quase parece concebido para tentar criar um “Hulk bacteriano” - uma amostra de Chroo foi sujeita a quase 24 kGy de radiação gama, cerca de 2.400 vezes acima da dose considerada letal para um ser humano. Surpreendentemente, a Chroo sobreviveu (sem se transformar num monstro verde, infelizmente).
Noutro teste, utilizaram-se níveis ainda mais elevados de radiação gama. Aí, a Chroo acabou por morrer, mas alguns biomarcadores, como os carotenóides, continuaram detectáveis mesmo depois da morte das cianobactérias. Isto torna-a interessante para a procura de sinais de vida extinta em locais como Marte.
Um ensaio adicional mostrou que a Chroo também tolera temperaturas negativas comparáveis às que se admitem em mundos gelados como Europa ou Encélado. Ao atingir cerca de -80 °C, as bactérias parecem vitrificar - entrando num estado dormente, semelhante a “vida em vidro” - e reactivam-se quando as condições melhoram.
Solo lunar e marciano, percloratos e produção de oxigénio por fotossíntese
A versatilidade da Chroo não se fica pela resistência. Esta cianobactéria consegue crescer em solo lunar e marciano e, recorrendo apenas a esses substratos e à fotossíntese, produzir oxigénio.
Além disso, tolera os elevados níveis de percloratos presentes no solo marciano - um desafio para muitas formas de vida terrestres. Segundo a revisão, a Chroo consegue fazê-lo ao “aumentar a expressão” (up-regulation) de genes de reparação do ADN que mitigam os danos causados por esses compostos.
Esta combinação - sobreviver a extremos e, simultaneamente, transformar recursos locais em produtos úteis - é particularmente relevante para conceitos de suporte de vida e utilização de recursos in situ (ISRU) em bases lunares e marcianas. Em teoria, organismos como a Chroo poderiam integrar sistemas bioregenerativos, ajudando a fechar ciclos (por exemplo, produção de oxigénio) e reduzindo a dependência de reabastecimentos a partir da Terra.
Ao mesmo tempo, o uso de microrganismos tão resistentes levanta questões importantes de protecção planetária. Se uma espécie consegue suportar desidratação, frio intenso e radiação, torna-se ainda mais crítico garantir contenção, esterilização e procedimentos rigorosos para evitar contaminação biológica involuntária de outros corpos do Sistema Solar.
Próximas missões e experiências: CyanoTechRider e BIOSIGN
Várias missões futuras pretendem explorar outras facetas deste extremófilo. Entre elas está a CyanoTechRider, que irá observar de que forma a microgravidade influencia o processo de reparação do ADN da Chroo.
Outra iniciativa é a BIOSIGN, cujo objectivo é tentar “alimentar” a Chroo com luz no infravermelho longínquo, que ela consegue utilizar na fotossíntese - uma capacidade rara entre cianobactérias e, de forma mais geral, em plantas. Os resultados podem clarificar como a vida poderia organizar-se em torno de estrelas anãs M, que emitem sobretudo no infravermelho.
Porque a Chroo está no centro da astrobiologia
Com este conjunto de capacidades - resistência extrema, reparação eficiente do ADN, sobrevivência em condições análogas às de Marte e potencial para produção de oxigénio - a Chroo parece estar muito bem posicionada para continuar na linha da frente da investigação em astrobiologia. Talvez isso até leve alguém a atribuir-lhe um nome mais curto e memorável, para poupar quem tem de o escrever sempre que surge mais uma descoberta interessante sobre esta super-cianobactéria.
Este artigo foi originalmente publicado pela Universo Hoje. Leia o artigo original.
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