No mundo estranho e escuro do fundo do oceano, as fissuras subaquáticas, chamadas de fontes hidrotermais, hospedam comunidades complexas de vida.
Essas aberturas expelem fluidos escaldantes na água do mar extremamente fria, criando as forças químicas necessárias para que os pequenos organismos que habitam esse ambiente extremo vivam.
Photo//Ocean Exploration Trust
Planetas "próximos" podem ser mais habitáveis que o nosso
Num estudo publicado recentemente, os bio-geo-cientistas Jeffrey Dick e Everett Shock determinaram que ambientes hidrotermais específicos do fundo do mar fornecem um habitat único onde certos organismos podem prosperar. Ao fazer isso, eles abriram novas possibilidades para a vida no escuro no fundo dos oceanos da Terra, bem como em todo o sistema solar. Seus resultados foram publicados no Journal of Geophysical Research: Biogeosciences .
Em terra, quando os organismos obtêm energia dos alimentos
que comem, eles o fazem por meio de um processo denominado respiração celular,
onde ocorre a entrada de oxigênio e a libertação de dióxido de carbono. Biologicamente
falando, as moléculas nos nossos alimentos são instáveis na presença de
oxigênio, e é essa instabilidade que nossas células aproveitam para crescer e
se reproduzir, um processo chamado biossíntese.
Mas, para os organismos que vivem no fundo do mar, as
condições de vida são completamente diferentes.
"Em terra, na
atmosfera rica em oxigênio da Terra, é familiar para muitas pessoas que fazer
as moléculas de vida requer energia", disse o co-autor da Escola de
Exploração Terrestre e Espacial da Universidade Estadual do Arizona e da Escola
de Ciências Moleculares. "Num
contraste impressionante, em torno das fontes hidrotermais no fundo do mar, os fluidos
quentes se misturam com a água do mar extremamente fria para produzir condições
em que formar as moléculas de vida libera energia."
Em ecossistemas microbianos de alto mar, os organismos
prosperam perto de fontes onde o fluido hidrotérmico se mistura com a água do
mar ambiente. Pesquisas anteriores lideradas por Shock descobriram que a
biossíntese de blocos básicos de construção celular, como aminoácidos e
açúcares, é particularmente favorável em áreas onde as aberturas são compostas
de rocha ultramáfica (rochas ígneas e meta-ígneas com teor de sílica muito
baixo), porque estas as rochas produzem mais hidrogênio.
Além de blocos de construção básicos como aminoácidos e
açúcares, as células precisam formar moléculas maiores, ou polímeros, também
conhecidos como bio-macro-moléculas. As proteínas são as mais abundantes dessas
moléculas nas células, e a própria reação de polimerização (onde pequenas
moléculas se combinam para produzir uma biomolécula maior) requer energia em
quase todos os ambientes concebíveis.
"Por outras
palavras, onde há vida, há água, mas a água precisa ser retirada do sistema
para que a polimerização se torne favorável", disse o autor principal
Dick, que era um pós-doutorando na ASU quando esta pesquisa começou e quem é
atualmente é investigador de geoquímica na Escola de Geociências e Info-Física
da Central South University em Changsha, China. "Portanto, existem dois fluxos de energia opostos: a libertação de
energia pela biossíntese de blocos de construção básicos e a energia necessária
para a polimerização."
O que Dick e Shock queriam saber é o que acontece quando as somamos:
obtém-se proteínas cuja síntese geral é realmente favorável na zona de mistura?
Eles abordaram esse problema usando uma combinação única de
teoria e dados.
Do lado teórico, eles usaram um modelo termodinâmico para as
proteínas, denominado "aditividade de grupo", que contabiliza os
aminoácidos específicos nas sequências de proteínas , bem como as energias de
polimerização. Para os dados, eles usaram todas as sequências de proteínas em
todo o genoma de um organismo de ventilação bem estudado chamado
Methanocaldococcus jannaschii.
Executando os cálculos, eles foram capazes de mostrar que a
síntese geral de quase todas as proteínas do genoma liberta energia na zona de
mistura de uma abertura hospedada por ultramáficos na temperatura onde este
organismo cresce mais rápido, em torno de 185 graus Fahrenheit ( 85 Celsius).
Em contraste, em um sistema de ventilação diferente que produz menos hidrogênio
(um sistema hospedado em basalto), a síntese de proteínas não é favorável.
"Esta descoberta
fornece uma nova perspetiva não apenas sobre bioquímica, mas também ecologia,
porque sugere que certos grupos de organismos são inerentemente mais
favorecidos em ambientes hidrotermais específicos", disse Dick. "Estudos de ecologia microbiana descobriram
que os metanógenos, dos quais Methanocaldococcus jannaschii é um representante,
são mais abundantes em sistemas de ventilação hospedados em ultramáficos do que
em sistemas hospedados em basalto. A energética favorável da síntese de
proteínas em sistemas hospedados em ultramáficos são consistentes com essa
distribuição. "
Para as próximas etapas, Dick e Shock estão procurando
maneiras de usar esses cálculos energéticos na árvore da vida, que eles esperam
fornecer uma ligação mais firme entre a geoquímica e a evolução do genoma.
"À medida que
exploramos, somos lembrados repetidamente de que nunca devemos comparar o lugar
onde vivemos com o que é habitável para a vida", disse Shock.
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Referencia//Phys
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