Estudando ambientes semelhantes a Marte, e seus ecossistemas microbianos, poderia ajudar a preparar biólogos para identificar vestígios de vida no espaço sideral.

Em algumas das áreas mais remotas do nosso planeta, os cientistas estão examinando como a vida pode persistir na forma de minúsculos micróbios que habitam um nicho que seria fatal para a grande maioria dos organismos na Terra.

Vivendo de substâncias tóxicas como o arsênico, ou em zonas livres de oxigênio, esses micróbios resistentes metabolizam alimentos e nutrientes de maneiras completamente diferentes da maioria das plantas, animais e humanos. Alguns se movem e metabolizam tão lentamente, por exemplo, que até recentemente os cientistas nem mesmo os consideravam vivos.

Os ambientes hostis onde vivem são semelhantes às condições encontradas em Marte e outros planetas, e aprofundando nossa compreensão de como essas comunidades microbianas funcionam, os geobiólogos espaciais estarão mais bem equipados para identificar sinais de vida extraterrestre.

A Dra. Amedea Perfumo, do Centro Alemão de Pesquisa de Geociências GFZ, lidera o projeto BIOFROST financiado pela UE, que está investigando como os organismos sobrevivem na biosfera profunda do permafrost da Terra, onde as temperaturas são abaixo de zero e há falta de oxigênio.

“Essas condições anóxicas e congeladas são extremamente relevantes para a exploração espacial. É um análogo de Marte, ' ela disse. 'Trata-se de descobrir quais são os limites para a vida na Terra sob as condições mais semelhantes às do espaço e ver se podemos ter uma melhor interpretação do que pode resultar de uma missão espacial.'

A BIOFROST se concentrou na construção de um chamado pipeline analítico no filtro, onde informações sobre bactérias vivas, como quantos existem de qual tipo, o quão ativos eles são e como eles interagem uns com os outros são extraídos do sedimento do permafrost e coletados em um filtro especial revestido de ouro-platina.

'Eu sou apoiado por algumas das técnicas mais vanguardistas, que incluem NanoSIMS e nano-espectroscopia, e eu espero, em particular, fornecer evidências científicas para o funcionamento básico de uma célula sob tais condições extremas e como isso impacta no funcionamento do ecossistema do permafrost, 'disse o Dr. Perfumo.

Adaptações

Os microrganismos permafrost sendo estudados pelo Dr. Perfumo desenvolveram adaptações únicas para seu congelamento, zonas livres de oxigênio. Seu metabolismo é tão lento, por exemplo, que só recentemente a tecnologia se tornou sofisticada o suficiente para detectar que os organismos ainda estão vivos.

A adaptação ecológica pode ter um custo, Contudo. Porque eles evoluíram para se encaixar perfeitamente em seu nicho, qualquer tipo de mudança de temperatura pode significar problemas para os organismos. Em experimentos anteriores, O Dr. Perfumo descobriu que quando o calor foi aumentado em apenas 5 graus Celsius, a bactéria morreu.

Isso mostra uma tolerância muito baixa para mudanças nas condições ambientais, ao contrário de muitos outros tipos de bactérias. As várias espécies de bactérias que tendemos a encontrar em temperatura ambiente, por exemplo, precisa ser capaz de sobreviver às flutuações das condições climáticas, Considerando que bactérias profundas do permafrost geralmente têm a garantia de viver em constante, embora muito frio, temperaturas.

Arsênico

No alto dos lagos andinos da Argentina, os pesquisadores estão explorando outro organismo denominado extremófilo - bactérias que sobrevivem em altas concentrações de arsênico. A Organização Mundial de Saúde recomenda que a água potável não tenha mais do que 10 microgramas de arsênio por litro, mas esses lagos contêm quatro ou cinco ordens de magnitude a mais.

As condições de fato imitam a vida na Terra pré-histórica. 'Quando você está lá, é como se você estivesse na Terra, há 3.500 milhões de anos, 'diz a Dra. Maria Sancho-Tomas, do Institut de Physique du Globe de Paris, França, que lidera o projeto ASLIFE para investigar a bactéria. 'É incrível. Se você olhar para a paisagem, é como Marte. '

Na Terra pré-histórica, os organismos tiveram que desenvolver estratégias para lutar ou se adaptar ao arsênico. Micróbios como os estudados pelo Dr. Sancho-Tomas usavam arsênico em seus sistemas metabólicos, convertendo o mineral em energia, em um processo não muito diferente do modo como os humanos decompõem os alimentos.

Os pesquisadores do ASLIFE estão analisando núcleos de terra fazendo um furo no solo e extraindo um cilindro de material para levar de volta ao laboratório para análises posteriores. De acordo com o Dr. Sancho-Tomas, as partes do sedimento dos lagos que contêm arsênico podem ser vistas claramente - são roxas, como o arsênico interage com o enxofre.

A equipe também está retirando fragmentos de estromatólitos, estruturas orgânicas antigas que podem ter bilhões de anos e são criadas por microorganismos. As amostras são então levadas para instalações de síncrotron na planta SOLEIL perto de Paris, França, para ver mais de perto o funcionamento interno desses organismos.

A ideia é estabelecer se certas variantes do arsênico - ou isótopos - podem ser usados ​​como bioassinaturas - indicadores químicos de que a vida é, ou era, presente. Se então, cientistas espaciais poderiam procurar as mesmas assinaturas em outros planetas e inferir que existia vida lá, mesmo que os próprios microorganismos permaneçam indefinidos.

No processo, os pesquisadores também estão descobrindo novas maneiras de transportar e examinar esses micróbios, amostras que podem se deteriorar devido a fatores como mudanças de temperatura e pressão. Os astrobiólogos serão capazes de usar esses métodos para garantir que qualquer amostra extraterrestre encontrada seja transportada de volta à Terra ilesa.

Mais perto de casa

Contudo, aprender mais sobre extremófilos também tem aplicações práticas mais perto de casa. Dr. Perfumo está trabalhando na adaptação de enzimas e moléculas com superfícies escorregadias, conhecidos como biossurfactantes, a partir dessas bactérias amantes do frio para reduzir as temperaturas necessárias para muitas atividades comerciais e industriais, o que será benéfico para o meio ambiente.

A Dra. Sancho-Tomas e seus colegas estão fazendo um mapa de alta resolução da distribuição das bactérias que amam o arsênico nos Andes. Esta informação pode então ser usada para determinar áreas contaminadas com arsênico em todo o mundo, por exemplo, no Vietnã e na Índia.

O que mais, as bactérias que estão examinando podem eventualmente ser usadas como biorremediadores - isto é, microorganismos naturais que eliminam os poluentes ambientais de um local. Mais análises genéticas das bactérias consumidoras de arsênio serão necessárias antes que as enzimas relevantes possam ser identificadas para isso.