Os micróbios que vivem nas fontes termais coloridas do Parque Nacional de Yellowstone usam principalmente hidrogênio como combustível, uma descoberta que os pesquisadores da Universidade do Colorado em Boulder dizem que é um bom presságio para a vida em ambientes extremos em outros planetas e pode contribuir para o entendimento de bactérias dentro do corpo humano.
Uma equipe de biólogos da CU-Boulder liderada pelo professor Norman Pace, um dos principais especialistas mundiais em evolução molecular e microbiologia, publicou esta semana o relatório “Hidrogênio e bioenergética no sistema geotérmico de Yellowstone” nesta semana na edição online da revista Proceedings of the National. Academia de Ciências.
As descobertas da equipe, baseadas em vários anos de pesquisa no parque, refutam a ideia popular de que o enxofre é a principal fonte de energia para pequenos organismos que vivem em características térmicas.
"Foi uma surpresa encontrar o hidrogênio como a principal fonte de energia para micróbios nas fontes termais", disse Pace. "Este projeto também é interessante no contexto da microbiologia, porque é uma das poucas vezes em que conseguimos estudar micróbios para obter informações sobre um ecossistema inteiro. Isso nunca foi possível antes. "
O estudo foi projetado especificamente para determinar a principal fonte de energia metabólica que impulsiona as comunidades microbianas nas características do parque com temperaturas acima de 158 graus Fahrenheit. Não se sabe que a fotossíntese ocorre acima dessa temperatura.
Uma combinação de três pistas diferentes levou os pesquisadores a concluir que o hidrogênio era a principal fonte de energia. A análise genética das variedades de micróbios que vivem nas comunidades de fontes termais revelou que todos eles preferem o hidrogênio como fonte de energia. Eles também observaram H2 onipresente em todas as fontes termais em concentrações suficientes para a bioenergética microbiana. Modelos termodinâmicos baseados em dados de campo confirmaram que o metabolismo do hidrogênio era a fonte de combustível mais provável nesses ambientes.
"Este trabalho apresenta algumas questões associadas interessantes", disse John Spear, principal autor do relatório. “O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo. Se houver vida em outro lugar, pode ser que o hidrogênio seja seu combustível ”, disse Spear. "Vimos evidências de água em Marte e sabemos que, na Terra, o hidrogênio pode ser produzido biogeneticamente por fotossíntese e fermentação ou não biogeneticamente pela água reagindo com rochas contendo ferro. É possível que processos não biogênicos produzam hidrogênio em Marte e que alguma forma de vida microbiana possa estar usando isso ”, disse ele.
Existem muitos exemplos de bactérias que vivem em ambientes extremos - incluindo o corpo humano - usando hidrogênio como combustível, de acordo com Spear. "Estudos recentes mostraram que as bactérias Helicobacter pylori, que causam úlceras, vivem de hidrogênio no interior do estômago", disse Spear. “Salmonella metaboliza hidrogênio no intestino. Isso me faz pensar em quantos tipos diferentes de micróbios existem no metabolismo do hidrogênio em ambientes extremos. ”
Em vez de confiar nas técnicas tradicionais de microbiologia que utilizam culturas cultivadas em laboratório, a equipe da CU-Boulder usou a metodologia desenvolvida por Pace para analisar geneticamente a composição da comunidade microbiana que apareceu no campo. "Não analisamos o que cresce em um prato de cultura, analisamos o RNA das amostras diretamente do campo", disse Spear.
"Nunca soubemos o que os micróbios estavam vivendo nas fontes termais de Yellowstone, e agora sabemos", disse Pace.
Um novo conjunto de instrumentos foi usado para coletar dados, alguns dos quais nunca haviam sido coletados antes. "Ninguém havia medido a concentração de hidrogênio nas fontes termais antes porque a tecnologia não existia até cerca de sete anos atrás. Agora podemos detectar concentrações muito baixas de hidrogênio na água ”, explicou Spear.
"Encontramos muita hidrogênio nas fontes termais - um suprimento infinito de bactérias", disse ele. As medições da quantidade de H2 na água foram registradas em fontes termais, riachos e fontes geotérmicas de Yellowstone em diferentes partes do parque e durante diferentes estações do ano. Todos os ambientes apresentaram concentrações adequadas ao metabolismo energético.
A equipe usou modelos termodinâmicos gerados por computador para descobrir se o hidrogênio era realmente a principal fonte de energia. "Você pode sentir o cheiro de sulfeto no ar em Yellowstone, e a idéia aceita era que o enxofre era a fonte de energia para a vida nas fontes termais", disse Spear. Não é assim, de acordo com os modelos de computador da equipe baseados em medições de campo de hidrogênio, sulfeto, concentração de oxigênio dissolvido e outros fatores.
Spear disse que era difícil explorar um ecossistema microbiano. "Temos dificuldade em explicar o que está acontecendo em uma floresta, por exemplo, com todos os sistemas de entrelaçamento. Nós nem podemos ver um sistema microbiano. "
A extração de amostras foi uma operação perigosa e delicada. Para analisar com precisão toda a comunidade microbiana de uma fonte termal, Spear precisou coletar apenas o material necessário para uma borracha de lápis. As amostras de sedimentos foram recolhidas em frascos especiais e imediatamente congeladas em recipientes de nitrogênio líquido para preservar a comunidade microbiana.
Nas nascentes onde não havia sedimentos, Spear coletou amostras de organismos planctônicos pendurando uma lâmina de vidro na água e permitindo que os micróbios se acumulassem. As bactérias são como nós. Eles gostam de ficar juntos, gostam de estar presos a uma superfície e gostam de ter sua comida - hidrogênio dissolvido, neste caso - trazida a eles. ”
Spear explicou que as cores das fontes termais são o resultado de interações entre minerais e micróbios que vivem nas piscinas. A água mais quente geralmente mostra cores dos minerais, e a água mais fria é palco de pigmentos fotossintéticos.
"Com base no que vi nesta análise, acho que o hidrogênio provavelmente leva muita vida em muitos ambientes", disse Spear. "É especulação parcial, mas dado o número e os tipos de bactérias que estão metabolizando hidrogênio, é provavelmente uma forma muito antiga de metabolismo.
Isso é importante porque nos fala sobre a história da vida na Terra ”, disse ele. "E se funcionar dessa maneira na Terra, provavelmente acontecerá em outro lugar. Quando você olha para as estrelas, há muito hidrogênio no universo. ”
Fonte original: Comunicado de imprensa da UCB
