p A vida encontrou maneiras de superar, e até mesmo prosperar, em muitas situações extremas - desde piscinas super-salinas às altas temperaturas de fontes hidrotermais. Um novo experimento mostrou que a microgravidade encontrada no espaço também é um ambiente em que a vida pode se adaptar. p Pesquisadores da Universidade de Houston usaram duas cepas quase idênticas de E. coli não patogênica, uma bactéria comum encontrada nas vísceras de animais, e testá-los. Uma cepa, NCM520, foi cultivado em um frasco em condições normais de gravidade da Terra, enquanto o outro, MG1655, foi colocado em uma câmara especial emprestada do Centro Espacial Johnson que simula a microgravidade. Pequeno o suficiente para caber nas palmas das suas mãos, o vaso de alta proporção de aspecto (HARV) gira lentamente (aproximadamente 25 rpm) de lado, de modo que os micróbios que crescem no meio líquido interno estão em queda livre.

p Depois de crescer por mil gerações no HARV - muito mais do que qualquer experimento anterior envolvendo bactérias - a cepa MG1655 superou a cepa controlada pela gravidade, NCM520, por um fator de três para um. Os pesquisadores inferiram que o estresse de estar em um ambiente de microgravidade instigou uma adaptação que aumentou a competitividade da cepa MG1655.

p "Realizar esses estudos na Terra simulando a microgravidade é extremamente importante se quisermos obter uma imagem mais abrangente da sobrevivência microbiana no espaço, "diz Madhan Tirumalai, o pesquisador principal e microbiologista da Universidade de Houston.

p A equipe de Tirumalai queria saber se essa adaptação ocorria no nível genético, ou se foi uma resposta fisiológica à mudança na gravidade. Como analogia, se uma pessoa se muda de um local frio para o equador, como ele se adapta à mudança de temperatura, e voltar para casa apagaria essas adaptações? Rasura significaria que as adaptações são fisiológicas, não genético.

p Os pesquisadores descobriram que 72 por cento da vantagem adaptativa da cepa MG1655 foi mantida após seu retorno à gravidade normal e subsequente crescimento por mais 10 ou 20 gerações. Os pesquisadores concluíram que, embora algumas das mudanças fossem fisiológicas, aquelas que permaneceram quando retornaram à gravidade da Terra ocorreram no nível genético e deram à cepa adaptada à microgravidade uma vantagem sobre a cepa não adaptada. Um exame mais atento mostrou que 16 genes sofreram mutação em MG1655, incluindo cinco genes ligados à formação de biofilme - o surA, fimH, trkH, genes fhuA e ygfK.

p Biofilmes são coleções finas de células que se ligam para permitir uma melhor distribuição de recursos e aderência às superfícies. Uma taxa aumentada de formação de biofilme é vantajosa para a sobrevivência bacteriana e esta adaptação à microgravidade aparentemente melhoraria a capacidade das bactérias de colonizar superfícies em ambientes espaciais. Embora a pesquisa de Tirumalai tenha implicações para a capacidade bacteriana de colonizar a Estação Espacial Internacional, outros pesquisadores podem agora começar a se perguntar se estudos de adaptação semelhantes poderiam ajudar a explorar a possibilidade de que as bactérias possam sobreviver a ambientes extraterrestres, como asteróides, cometas ou pequenas luas.

p "Coloque um organismo microbiano sob quaisquer condições de estresse ou em um novo tipo de ambiente e, ao longo de um período de tempo, ele começará a sofrer mutações em uma direção que o ajudará a ganhar algum tipo de vantagem de crescimento para sobreviver, "diz Tirumalai.

p As descobertas representam uma forma de "evolução experimental, "em que a evolução de uma cepa bacteriana é manipulada pelos ambientes experimentais e estresses nos quais a bactéria é colocada, diz o microbiologista Robert McLean, um biólogo da Texas State University que não esteve envolvido na pesquisa de Tirumalai.

p "Do meu ponto de vista, o significado dessas descobertas é que algumas mutações anteriormente desconhecidas ocorreram na cepa de E. coli exposta à microgravidade, "diz McLean." Essas mudanças representam mudanças de longo prazo, que a evolução experimental pode testar. "

p Riscos de saúde

p Também há uma conexão potencial entre o crescimento de biofilmes e a virulência das bactérias. Embora as cepas de E. coli que foram usadas no experimento não fossem patogênicas, o conjunto de genes responsáveis ​​pela formação de biofilme em cepas patogênicas está intimamente ligado aos genes envolvidos na patogenicidade. Mudanças em um conjunto de genes incorreriam em mudanças no outro conjunto.

p "Há uma probabilidade de que os genes virulentos passem por mutações e seleção para tornar as cepas mais virulentas, "diz Tirumalai.

p Outra evidência disso é o caso da cepa patogênica Salmonella enterica serovar Typhimurium. Experimentos anteriores conduzidos pelo geneticista James Wilson, da Villanova University, mostraram que essa cepa de salmonela ficou mais virulenta após a exposição à microgravidade.

p "A formação de biofilme é crítica não apenas para a colonização bacteriana, mas também está ligada à virulência bacteriana, "diz Tirumalai.

p Além das implicações astrobiológicas, as descobertas também podem revelar problemas para os astronautas na Estação Espacial Internacional ou viagens espaciais profundas. Biofilmes podem contaminar sistemas de reciclagem de água, enquanto o aumento da virulência pode representar um risco para a saúde dos astronautas. Contudo, ainda não foi confirmado se bactérias como E. coli ou Salmonella o fazem, na verdade, comportar-se desta forma em um ambiente de espaço real, ou se a microgravidade afeta outras bactérias dessa forma.

p "Outras bactérias e organismos podem fazer algo completamente diferente, "avisa McLean.

p Sobrevivendo no espaço

p Supondo que outras bactérias ajam como E. coli na microgravidade, isso pode ter consequências importantes para a astrobiologia. A teoria da panspermia sugere que o material biológico pode ser transferido entre corpos planetários por meio de asteróides e detritos espaciais, mas exigiria que os micróbios florescessem durante longos períodos no espaço. É possível que a vida tenha trocado a Terra por Marte e vice-versa após enormes impactos que enviaram ao espaço destroços rochosos cheios de micróbios. McLean sugere que para a vida sobreviver a tal jornada, deve primeiro suportar o calor e a energia do impacto inicial que o lançou no espaço, então as condições extremas do espaço interplanetário, e, finalmente, o calor e a energia de entrar na atmosfera e impactar o solo em um novo planeta.

p McLean aponta que sua pesquisa mostra que as bactérias podem sobreviver à reentrada e ao impacto. Seu grupo conduziu um experimento microbiano para testar se biofilmes poderiam se formar no espaço a bordo do vôo final do ônibus espacial Columbia em 2003 e descobriu que, milagrosamente, as bactérias sobreviveram à destruição do ônibus espacial. Atualmente é desconhecido, Contudo, se o aumento da formação de biofilme no espaço aumentaria a probabilidade de os micróbios sobreviverem às condições espaciais.

p "Não sei se o crescimento do biofilme faria diferença ou não, "diz McLean, "mas seria interessante testar."

p Outros experimentos podem ocorrer em HARVs na Terra, mas para confirmar que as bactérias realmente se comportam de maneira semelhante no espaço, Tirumalai acredita que é crucial colocarmos esses testes em órbita.

p "Agora é muito importante conduzir esses experimentos na Estação Espacial Internacional e ver como esses organismos respondem às condições espaciais reais, "diz Tirumalai.

p Dados os custos e as dificuldades na realização de experimentos na estação espacial, ele aceita que isso não pode acontecer tão cedo. p Esta história foi republicada por cortesia da Revista Astrobiologia da NASA. Explore a Terra e muito mais em www.astrobio.net.