Universo Hoje conduziu alguns exames incríveis em relação a uma infinidade de campos científicos, incluindo crateras de impacto, superfícies planetárias, exoplanetas, astrobiologia, física solar, cometas, atmosferas planetárias, geofísica planetária, cosmoquímica, meteoritos e radioastronomia, e como essas disciplinas podem ajudar cientistas e o público ganha maior conhecimento sobre a busca por vida fora da Terra. Aqui, discutiremos o campo imersivo dos extremófilos com Dr. Ivan Paulino Lima, que é pesquisador sênior do Blue Marble Space Institute of Science e cofundador e diretor científico da Infinite Elements Inc., incluindo por que os cientistas estudam extremófilos, os benefícios e desafios, como encontrar vida além da Terra e rotas propostas para os próximos estudantes. Então, por que é tão importante estudar os extremófilos?
“O estudo dos extremófilos representa o limite do conhecimento humano em termos dos limites ambientais onde as formas de vida podem viver, resistir ou preservar sua integridade e potencial de vida”, diz o Dr. Paulino-Lima. Universo Hoje. “Por exemplo, a exploração das fontes termais em Yellowstone levou à descoberta da Taq DNA polimerase de Termus aquático, que foi posteriormente utilizado para desenvolver a técnica de reação em cadeia da polimerase (PCR). Assim como os termófilos, representados por organismos que prosperam em temperaturas quentes, uma diversidade crescente de microrganismos e ecossistemas tem sido encontrada em temperaturas frias, extremos de pH, pressão, salinidade, radiação, dessecação e substâncias tóxicas.”
O estudo dos extremófilos pode ser resumido como “vida em ambientes extremos”, ou ambientes que são inóspitos para a maior parte da vida na Terra, incluindo humanos, plantas e animais. Descobriu-se que os extremófilos não apenas sobrevivem, mas também prosperam, no o mais improvável dos ambientes na Terra, incluindo fontes hidrotermais, lagos alcalinos, drenagem ácida de minas, raios cósmicos, luz solar, Fossa das Marianas, ambientes secos como o Vale Seco de McMurdo e o Deserto do Atacama, minas de ouro e até mesmo debaixo das plataformas de gelo na Antártida.
Junto com os ambientes observados pelo Dr. Paulino-Lima, outros tipos de extremófilos incluem aqueles que podem sobreviver sem oxigênio, grandes quantidades de dióxido de carbono, metais pesados dissolvidos e enxofre. Portanto, com a sua ampla variedade de localizações, quais são alguns dos benefícios e desafios de estudar extremófilos?
“O estudo dos extremófilos é muitas vezes desafiador devido à sua própria natureza que desafia nossos conceitos tradicionais”, diz o Dr. Paulino-Lima Universo Hoje. “Alguns microrganismos anaeróbios são extremamente sensíveis ao oxigênio e necessitam de câmaras anaeróbias e técnicas especiais para seu cultivo e manutenção rotineira. Em termos de benefícios, alguns tipos de extremófilos são muito resistentes à dessecação e podem ser preservados em estado seco por muitos anos. Da mesma forma, os termófilos podem ser preservados à temperatura ambiente durante muito tempo, uma vez que a sua actividade metabólica normal ocorre a uma temperatura muito mais elevada.”
Encontrar vida em ambientes tão extremos na Terra ajudou a mudar a conversa sobre onde os cientistas podem encontrar vida fora da Terra, incluindo Vênus, Marte, Europa, Titã, Encéladoe até mesmo exoplanetas. Destes mundos, Europa e Encélado ganharam muita atenção nas últimas décadas devido à existência de oceanos internos de água líquida dentro destas pequenas luas. Atualmente, levanta-se a hipótese de que poderiam existir fontes hidrotermais no fundo destes oceanos, potencialmente fornecendo nutrientes para a vida, tal como aqui na Terra. Atualmente, o Missão Europa Clipper da NASA está programado para ser lançado na Europa em outubro e chegar a Júpiter em 2030, com o objetivo de verificar o potencial de habitabilidade da Europa e do seu oceano interno. Portanto, o que os extremófilos podem nos ensinar sobre como encontrar vida fora da Terra?
“O estudo dos extremófilos permite estabelecer limites empíricos e teóricos para a vida na Terra, diz Dr. Paulino-Lima Universo Hoje. “Com estes limites, podemos restringir a procura de vida fora da Terra e restringir os habitats que vida semelhante à Terra poderia habitar atualmente ou poderia ter habitado em algum momento no passado. Durante a nossa busca por vida extraterrestre, é muito possível que nos deparemos com possibilidades ainda mais exóticas, conhecidas colectivamente como “bioquímicas alternativas”. Por exemplo, um tipo diferente de metabolismo para a vida baseada no carbono foi proposto para Titã, uma das luas de Saturno. No entanto, estas possibilidades permanecem teóricas ou especulativas e ainda não foram demonstradas em laboratório. A busca por vida além da Terra é necessariamente guiada pelo conhecimento estabelecido, mas com a mente aberta. Os extremófilos representam o que há de mais moderno em termos do nosso conhecimento estabelecido sobre os limites da vida semelhante à da Terra.”
Além de suas implicações astrobiológicas, os extremófilos também apresentar oportunidades de uso em uma infinidade de indústrias, incluindo biotecnologia, ciência médica, processamento de alimentos e vestuário. Para a biotecnologia, extremófilos que vivem em condições extremas de calor, frio, salinidade e metano podem ser usados para copiar DNA, produção de biocombustíveis e biomineração. Para a ciência médica, extremófilos que vivem em extrema secura, radiação, ácido e vácuo podem ser usados para Transferência de DNA, que é uma prática crucial na reparação de danos no DNA resultantes de uma infinidade de razões. Portanto, com sua infinidade de aplicações astrobiológicas e industriais, quais são alguns dos aspectos mais interessantes sobre os extremófilos que o Dr. Paulino-Lima estudou durante sua carreira?
“Um dos aspectos mais emocionantes dos extremófilos que estudei em minha carreira é o fato de que eles podem resistir à fronteira definitiva da tolerância – o espaço sideral”, disse o Dr. Paulino-Lima. Universo Hoje. “Isso inclui vácuo, temperaturas extremas, rajadas de radiação provenientes do vento solar, raios cósmicos, supernovas, tudo isso combinado, e por um período prolongado. Para mim é impossível estar consciente destes factos e não perguntar se estamos sozinhos no universo. A detecção de um único esporo em qualquer lugar do sistema solar que exclua a origem da Terra, ou a detecção de bioassinaturas de exoplanetas, ou mesmo sinais de rádio elaborados com padrões sofisticados vindos de outros sistemas solares, nos levará a uma nova era de autoconsciência e exploração, que terá um impacto profundo na cultura e no futuro da nossa sociedade.”
Um dos extremófilos mais conhecidos são tardígrados, também conhecidos como ursos d’água, que são conhecidos por sua extrema resiliência em quase todos os ambientes, inclusive no espaço sideral. Estas criaturas microscópicas podem suspender o seu metabolismo quando estão sob estressores ambientais extremos, apenas para mais tarde reanimarem sem efeitos prejudiciais à saúde. Observou-se que eles sobrevivem sob qualquer tipo de condições, incluindo fome, congelamento, fervura, calor extremo e vácuo.
Juntamente com a miríade de tipos de extremófilos e os locais onde são encontrados, o estudo dos extremófilos é igualmente realizado por uma miríade de disciplinas científicas, incluindo microbiologistas e astrobiólogos, que conduzem estudos de campo e recolhem amostras para serem examinadas e analisadas em laboratórios locais. Através disto, os cientistas aprendem os processos complexos que permitem aos extremófilos sobreviver em ambientes tão adversos, até ao material genético dos organismos. Juntamente com experiências e testes de laboratório, os cientistas que estudam os extremófilos colaboram com outras disciplinas, incluindo geoquímica orgânica, bioquímica, geologia e estratigrafia, apenas para citar alguns. Portanto, que conselho o Dr. Paulino-Lima dá para os futuros alunos que desejam estudar extremófilos?
“Nossa sociedade é baseada em todo tipo de informação”, diz Dr. Paulino-Lima Universo Hoje. “O truque é selecionar o que pode ser transformado em conhecimento, o que pode levar a um caminho. Seja sábio ao separar o conhecimento da mera informação. Participe de conferências, organize reuniões, organize seu tempo e faça conexões. As melhores oportunidades podem ser aquelas em que você não está pensando ou nunca imaginou. Minha carreira nunca seria a mesma sem todas as respostas e feedbacks que se transformaram nos degraus do meu desenvolvimento profissional. Eu nunca saberia se não tivesse perguntado. Serei eternamente grato a todos que desempenharam um papel e ajudaram a moldar minha trajetória.”
Conforme observado, o estudo dos extremófilos vem da colaboração com outros pesquisadores e disciplinas científicas. Por exemplo, o Dr. Paulino-Lima e um membro do seu comitê de doutorado, o Dr. Lynn Rothschild (que anteriormente foi uma de suas principais referências de publicação), trabalharam juntos em uma infinidade de projetos no Centro de Pesquisa Ames da NASA, incluindo um satélite com experimentos biológicos e um banco de dados projetado para conduzir um método para identificar remotamente vida extraterrestre. Além disso, ele também trabalhou com a Dra. Jesica Urbina, que atualmente é CEO da Infinite Elements Inc., em um projeto de pesquisa inovador.
O estudo dos extremófilos é um esforço multidisciplinar e colaborativo, abrangendo trabalho de campo e experiências de laboratório na esperança de identificar melhor onde e como podemos encontrar vida, tanto na Terra como fora dela. É através destes esforços que os cientistas trabalham para responder a algumas das questões mais difíceis ao longo da história da humanidade, incluindo como chegámos aqui e estamos sozinhos? À medida que o estudo dos extremófilos continua a crescer e a evoluir com novos métodos e descobertas, o número de indivíduos envolvidos neste incrível e único campo de estudo irá, sem dúvida, crescer e evoluir junto com ele.
“Muitas pessoas podem se sentir desanimadas em seguir carreira em ciências biológicas porque não se sentem atraídas pela tediosa rotina dos experimentos de laboratório”, diz o Dr. Paulino-Lima. Universo Hoje. “Imagino que isso seja especialmente verdadeiro para o estudo dos extremófilos. No entanto, este é apenas um aspecto do método científico. Grande parte vem da leitura e da atualização com os mais recentes desenvolvimentos em um determinado campo. Numa época em que toda a informação biológica é digitalizada, o desenvolvimento de competências de codificação é fundamental para quem pretende estudar extremófilos numa perspectiva de bioinformática. Para quem tem espírito empreendedor, esta é uma área vasta e repleta de oportunidades interessantes. Deixe o seu conhecimento guiar a sua imaginação para um futuro melhor e mais sustentável.”
Como os extremófilos nos ajudarão a compreender melhor o nosso lugar no universo nos próximos anos e décadas? Só o tempo dirá, e é por isso que fazemos ciência!
Como sempre, continue fazendo ciência e olhando para cima!
