Mesmo nos ambientes mais inóspitos da Terra, a vida tomou conta.

Extremófilos são os organismos mais conhecidos por suportar temperaturas extremas, pHs, salinidade, e até mesmo fome de nutrientes. Eles desenvolveram mecanismos especiais que os permitem sobreviver em seus ambientes, mas chegar ao fundo dessa resiliência requer interrogatório direcionado e metódico.

No Parque Nacional de Yellowstone e locais semelhantes, extremófilos residem em ambientes como fontes termais ácidas ou solos termais ácidos. Aqui eles estão expostos, frequentemente de forma intermitente, a alguns dos pHs naturais mais baixos da Terra, e temperaturas próximas do ponto de ebulição da água. Para sobreviver nessas condições de flutuação rápida, organismos se protegem com membranas complexas, composto de lipídios interligados ligados a seus backbones com fortes ligações de éter, em vez das ligações éster mais comumente encontradas em eucariotos e bactérias.

Em Sulfolobus acidocaldarius, um archaeon que vive em alto teor de ácido, ambientes de alta temperatura que são comuns em Yellowstone, os lipídios da membrana celular chamados glicerol dialquil glicerol tetraéter (GDGTs) estão ligados a uma incomum molécula semelhante ao açúcar chamada calditol. Um grupo de cientistas publicou recentemente descobertas no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), identificar como o calditol é feito na célula e como, especificamente, é responsável pela tolerância ao ácido nesses organismos. O trabalho está ajudando os cientistas a entender como a vida evoluiu para sobreviver em ambientes extremos.

Roger Summons, o Professor Schlumberger de Geobiologia no Departamento da Terra do MIT, Ciências Atmosféricas e Planetárias (EAPS) e um dos autores do estudo, credita os avanços na biologia molecular, bioinformática, e estratégias de deleção de genes direcionados para permitir essa descoberta.

"A era da genômica trouxe uma série de novas ferramentas para o avanço da pesquisa de biomarcadores lipídicos, "A convocação diz. Paula Welander, um ex-pós-doutorado em EAPS no Laboratório de Convocação e agora professor assistente no Departamento de Ciência do Sistema Terrestre da Universidade de Stanford, dirigiu o estudo que também foi conduzido por Zhirui Zeng e Jeremy H. Wei em Stanford, e Xiao-lei Liu, professor assistente de geoquímica orgânica na Universidade de Oklahoma.

"Este estudo é um excelente exemplo de como uma abordagem interdisciplinar, incluindo fisiologistas microbianos e geoquímicos orgânicos, pode responder a questões pendentes sobre biomarcadores lipídicos, "Welander diz.

Para identificar o papel do calditol nas membranas de Sulfolobus acidocaldarius, os pesquisadores usaram ferramentas em genômica comparativa, deleção de gene, e análise de lipídios para zerar em uma proteína particular dentro da classe de enzimas radicais S-andenosilmetionina (SAM) que é necessária para sintetizar calditol. Quando eles procuraram o que codificava aquela proteína em genomas de archaea produtores de calditol, eles encontraram apenas alguns genes candidatos.

Para testar a importância da proteína para a tolerância ao ácido, os pesquisadores criaram mutantes - com os genes relacionados à membrana deletados - e analisaram seus lipídios. Ao submeter o mutante livre de calditol a condições altamente ácidas, os pesquisadores foram capazes de confirmar a verdadeira função do componente calditol da membrana. Apenas o que ocorre naturalmente, Sulfolobus produtor de calditol e a cepa mutante com o gene radical SAM restaurado, foram capazes de crescer após uma queda significativa no pH.

"Embora Welander e colegas tenham demonstrado a presença de genes de biossíntese de lipídeos radical-SAM em bactérias, esta é a primeira vez que um foi identificado de forma inequívoca em archaea, "Summons diz." Calditol ligado aos lipídios da membrana nesses organismos conferem efeitos protetores significativos. "

Welander acrescenta:"Os pesquisadores levantaram a hipótese por muitos anos de que a produção de calditol proporcionaria esse tipo de efeito protetor, mas isso não foi demonstrado diretamente. Aqui, finalmente mostramos este link diretamente. "

Ainda mais, o fato de que uma proteína SAM radical está envolvida na ligação do calditol às membranas pode ajudar os cientistas a entender melhor a química e a evolução dos lipídios da membrana de uma ampla variedade de ambientes em todo o planeta.

Summons diz que o resultado fala sobre "a possível presença de uma variedade de outras químicas radicais para modificar os lipídios da membrana, uma vez que tenham sido sintetizados".

"Por sua vez, isso poderia nos ajudar a entender melhor a biossíntese de outros lipídios específicos de arquéias e nos ajudar a escrever a história evolutiva dessas membranas notavelmente distintas, " ele diz.