Cianobactérias: Onde entram na astrobiologia?

A Astrobiologia é a ciência que estuda a origem, evolução, distribuição e futuro da vida no universo. Com uma série tão grande de categorias de estudo, onde organismos tão pequenos como as cianobactérias podem ser aplicadas no desenvolvimento da ciência deste ramo?

Para responder essa pergunta, é importante entendermos a história da origem da vida em nosso planeta. Ao que tudo indica, desde a formação da Terra até o surgimento das primeiras cianobactérias o planeta passou por um período anóxico, isto é, com presença muito escassa de gás oxigênio. Nesse período surgiram os primeiros seres vivos procariontes, que sobreviviam sem a necessidade de oxigênio. Esses seres obtinham energia por meio de processos de quimiossíntese. Graças ao processo de evolução, surgem então as bactérias fermentadoras e em seguida as cianobactérias.

Seguindo essa linha de estudos, acredita-se que ancestrais das cianobactérias foram os primeiros seres fotossintetizantes, isto é, os primeiros a realizarem o processo de quebra do gás carbônico, liberando grandes quantidades de gás oxigênio na atmosfera. Por serem seres procariontes e de baixa complexidade, o estudo desses organismos é fundamental para entender o surgimento da vida na Terra.

Esses organismos podem ser encontrados em uma variada gama de ambientes como água doce, ambientes marinhos, solos úmidos, ambientes congelados e regiões desérticas. Essa grande distribuição se deve a adaptações evolutivas, entre as quais se destaca a fotossíntese anoxigênica. É certo que seres que realizavam fotossíntese oxigênica tiveram grande vantagem adaptativa, mas para ambientes extremos onde o oxigênio não está presente, organismos que não necessitam dele para manter seus metabolismos, proliferam com sucesso. Como exemplos de microrganismos que usam esse mecanismo podemos citar algumas espécies de cianobactérias do gênero Oscillatoria (Cohen; Padan; Shilo, 1975) e membros do mesmo gênero capazes de realizar fotossíntese anoxigênica a partir de arsênio, As(III), encontradas no lago Mono na Califórnia, Estados Unidos (Kulp et al., 2008), que é anóxico e também rico em sulfito.

Tal forma inusual de obtenção de reserva energética desperta o interesse da Astrobiologia, uma vez que modelos biológicos baseados nesses metabolismos podem ser bem sucedidos como possíveis sistemas biológicos em outros astros, os quais em maioria não possuem o oxigênio como gás abundante.

Outra descoberta que voltou o olhar dos cientistas para a hipótese da panspermia e de vida fora da Terra, foi o meteorito Allan Hills (ALH84001) encontrado na Antártica em 1984. Trata-se de um meteorito rochoso de origem marciana no qual foi observado uma estrutura tubular com dimensões inferiores a de um fio de cabelo, cuja morfologia se assemelha a fósseis de colônias de ancestrais de cianobactérias encontrados na Terra, os estromatólitos. Foi concluído na época por muitos que lá estava a prova da existência de vida em Marte que possivelmente teria viajado para Terra em meteoritos e gerado toda a vida que conhecemos hoje (McKay et al., 1996). Contudo, alguns afirmam que as estruturas são formações puramente geológicas e o assunto ainda gera debates na comunidade científica.

Além de serem muito estudadas com foco na origem da vida, as cianobactérias participaram de processos evolutivos de grande importância, como a fotossíntese nas plantas. Segundo a teoria da endossimbiose, assim como a mitocôndria presente em todas as células eucariontes, o cloroplasto foi um organismo procarionte englobado por células eucarióticas em processo de evolução e passou a viver em simbiose com esta. De acordo com a esquisadora Lynn Margulis, o cloroplasto teria se originado a partir de cianobactérias, tese este apoiada por similaridades estruturais quanto a organização em lamelas presente nas cianobactérias e semelhante à organização de membranas internas no cloroplasto.

Um olhar mais atual revela a possibilidade de aplicação desses organismos em projetos de expansão espacial, terraformação de outros astros, geração de biocombustíveis e até mesmo alimentação. Devido ao seu potencial de gerar oxigênio, ser fonte de matéria orgânica e ter um metabolismo simples que se adapta com maior facilidade a diferentes ambientes, tais organismos passaram a ser foco de estudos e de interesse para esses ramos que tendem a crescer cada vez mais.

Explorando a importância e facilidade de manejo das cianobactérias, um experimento com uma cianobactéria do gênero Aphanothece foi realizada pelo grupo. O objetivo principal foi verificar a sobrevivência desse ser quando exposto a ambientes de grande estresse que simulam a atmosfera de Marte, como a estratosfera. As células foram submetidas à dessecação para serem levadas à estratosfera com o auxílio de uma sonda e, enquanto durou o voo, passaram por ambientes com temperaturas de até -80 oC, radiação ionizante, baixas pressões e níveis de umidade reduzidos. Dessas condições, a mais preocupante é a radiação ionizante, muito presente nos outros astros do sistema solar, e o principal problema que a vida terrestre enfrentaria, já que esta provoca graves danos ao DNA e leva as células à morte. Após a recuperação das cianobactérias levadas à estratosfera, as análises mostram que estas não só sobreviveram como foram capazes de se proliferar. Esse resultado foi inesperado, contudo prova mais uma vez a aplicabilidade desses seres para pesquisas relacionadas a projetos de terraformação e colonização de outros astros.

Disso tudo pode-se concluir que as cianobactérias são organismos com um grande potencial nas pesquisas astrobiológicas. Esses organismos extraordinários são capazes de colaborar em pesquisas que abrangem desde a compreensão da origem da vida, até o início de uma nova vida em outros planetas.

Referências:

Cohen, Y.; Padan, E.; Shilo, M. Facultative anoxygenic photosynthesis in the cyanobacterium Oscillatoria limnitica. Journal of Bacteriology, v. 123, n. 3, p.855–861, 1975.

Kulp, T. R. et al. Arsenic(III) fuels anoxygenic photosynthesis in hot spring biofilms from Mono lake, California. Science, v. 321, n. 5891, p. 967–970, 2008.

McKay et al. Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH84001. Science, v. 273, n. 5277, p. 924–930, 1996.

início de uma nova vida em outros planetas.

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