Como certos microrganismos sobrevivem em ambientes extremos? - Médico - 2023

Contente

Vivendo a mais de 100 ° C, nas águas do Mar Morto, no fundo da Fossa das Marianas, no espaço, sob radiação 3.000 vezes maior do que aquelas que são fatais para o homem ... Quando se trata de resistir a condições extremas, nenhum animal ou planta chega perto de bactérias.

E é que embora seja verdade que os humanos são os seres vivos mais inteligentes e temos podido desenvolver tecnologias incríveis, do ponto de vista físico, somos organismos muito sensíveis às perturbações ambientais.

Precisamos de concentrações de oxigênio muito específicas para podermos respirar, nas quais as temperaturas sobem um pouco e evitamos sair de casa, quando submergimos alguns metros em uma piscina, nossos ouvidos já doem pelo efeito da pressão, a radiação nos mata se estiver em doses altas ... As bactérias resistem a essas e muitas outras condições, até mesmo a limites extremos.

Mas como organismos aparentemente simples como as bactérias não apenas sobrevivem em ambientes extremos, mas também se desenvolvem e se reproduzem sem problemas, estabelecendo aquele lugar hostil como seu "lar"? Isso é o que discutiremos no artigo de hoje.

O que são bactérias extremofílicas?

Como seu nome indica, Bactérias extremofílicas são aquelas capazes de sobreviver, crescer e se reproduzir sob condições extremasEm outras palavras, eles podem colonizar ambientes nos quais há um (ou mais) parâmetros físicos ou químicos em limites que impossibilitam o desenvolvimento de outras formas de vida.

Existem muitas espécies extremofílicas diferentes e estão adaptadas a condições desafiadoras de vida. Mas é que as bactérias foram os primeiros habitantes da Terra, então eles tiveram muito tempo para se adaptar a qualquer ambiente imaginável.

E é que as bactérias estão na Terra há mais de 3.000 milhões de anos. Muito mais tempo do que as plantas (530 milhões de anos) ou mamíferos (220 milhões de anos); para não mencionar a espécie humana (250.000 anos). As bactérias tiveram muito mais tempo de evolução para agir sobre elas e permitir que se adaptassem a qualquer condição.

Bactérias extremofílicas são aquelas que vivem em ambientes nos quais, antes de sua descoberta, se acreditava que a vida era absolutamente impossível, uma vez que nenhum animal ou planta conhecido é capaz de suportar essas condições por muito tempo sem morrer. E as bactérias não apenas não morrem, como também crescem e se reproduzem sem problemas.

Esta adaptação é possível há mais de milhões de anos, a evolução fez com que algumas espécies desenvolvessem mecanismos e estratégias para lidar com essas condições tão inóspito. Porque as bactérias são as formas de vida mais simples, mas esta simplicidade é precisamente o que permite que sejam tão resistentes.

Como as bactérias se adaptam a ambientes extremos?

Não há lugar na Terra que não possa ser colonizado por pelo menos um tipo de bactéria. Não importa se não tem luz ou oxigênio, as temperaturas são extremamente altas ou baixas, a pressão é muito alta, praticamente não tem nutrientes, tem muita radiação, tem muita acidez ... Tem sempre será uma espécie bacteriana capaz de crescer ali.

Recomendamos que você leia: "As 7 espécies de bactérias mais resistentes do mundo"

Para conseguir isso, as bactérias, que são organismos unicelulares, desenvolveram algumas estratégias para reduzir o impacto que essas condições extremas têm sobre sua integridade. Abaixo vemos essas adaptações.

1. Síntese de proteínas termoestáveis

No reino da biologia, as proteínas são tudo. Eles estão envolvidos em todos os processos fisiológicos que ocorrem em nosso corpo. E isso acontece em todas as formas de vida, dos animais às plantas, incluindo as bactérias. E uma das principais razões pelas quais os seres vivos são tão sensíveis às altas temperaturas é porque, a partir dos 50 ° C, as proteínas começam a se desnaturar.

Esse processo de desnaturação consiste em que, devido às altas temperaturas, as proteínas perdem sua estrutura e, portanto, sua funcionalidade. E sem proteínas funcionais, as células inevitavelmente começam a morrer.

E é o que acontece com todos os seres vivos, exceto algumas espécies de bactérias como "Pyrococcus furiosus", um microrganismo cuja temperatura de crescimento preferida é a da fervura da água, ou seja, 100 ° C. E é de fato capaz de sobreviver a até 120 ° C, muito mais do que qualquer outro ser vivo.

Isso é possível porque essa bactéria se adaptou para sintetizar proteínas termoestáveis, moléculas com estrutura diferente das proteínas que outros organismos produzem e que não se "quebram" devido à ação de altas temperaturas. Essas proteínas duram muito mais tempo sem serem desnaturadas e, portanto, as bactérias permanecem funcionais mesmo em altas temperaturas.

2. Membranas celulares muito resistentes

A membrana celular é uma estrutura que cobre todas as células, delimitando-as e protegendo suas estruturas internas, ou seja, moléculas, material genético, proteínas, lipídios ... Tudo. Qualquer célula de um ser vivo é coberta por uma membrana bastante resistente. Mas tem um limite.

Existem muitas condições que podem quebrar essa membrana. E se isso acontecer, a célula morre. Altas pressões e alta acidez são duas das situações que mais impactam a integridade da membrana celular..

Isso explica por que as substâncias ácidas nos queimam e morremos se somos submetidos a pressões muito altas, como as encontradas nas profundezas do mar. No entanto, algumas espécies de bactérias foram capazes de desenvolver uma membrana celular com uma composição diferente da de outros seres vivos.

Eles têm uma quantidade muito específica de lipídios e proteínas de membrana que os tornam muito mais difíceis de quebrar. Por isso, existem microorganismos como o "Helicobacter pylori", capazes de crescer em nosso estômago, um ambiente incrivelmente ácido. Outro exemplo é a "Shewanella benthica", bactéria encontrada no fundo da Fossa das Marianas, ponto mais profundo do oceano (a 11 km de distância), com pressão 1.000 vezes maior que a do nível do mar.

3. Evite a cristalização de estruturas celulares

Os seres vivos geralmente morrem de frio quando atinge as temperaturas de congelamento da água, uma vez que os cristais são formados nas estruturas celulares. Nós congelamos porque nossas células congelam. E isso acontece em todos os organismos, exceto algumas bactérias.

Existem bactérias capazes de sobreviver e se desenvolver sem problemas abaixo de 0 ° C, uma vez que possuem mecanismos celulares que impedem a cristalização intracelular de água. E o fato é que as células são mais de 70% de água, então em teoria, nessas temperaturas, ela deveria se transformar em gelo.

Bactérias como a "Polaromonas vacuolata" são capazes de sintetizar proteínas que iniciam processos térmicos e fisiológicos que evitam que a água de seu interior congele, mantendo intacta a integridade das estruturas celulares mesmo em baixas temperaturas. Isso permite que sobreviva e colonize ambientes como as águas da Antártica. Foi visto que ele pode suportar temperaturas de -12 ° C.

4. Aumentar a retenção de água

Todas as coisas vivas precisam de água para sobreviver. E as bactérias não são exceção. Mesmo os mais difíceis precisam de água. Portanto, muitos mecanismos de preservação de alimentos se baseiam em privar essas bactérias da água necessária para seu crescimento. O sal, por exemplo, faz com que as células percam água, então elas ficam desidratadas e morrem.

A maioria das bactérias é muito sensível a ambientes salinos, pois podem levar à morte. Mas, obviamente, existem algumas espécies que a presença de sal não os afeta de forma alguma. Eles têm mecanismos para reter água e prevenir a desidratação.

Um exemplo disso é o "Haloferax volcanii", capaz de sobreviver em talvez um dos ambientes mais extremamente salgados do mundo: o Mar Morto. Nenhuma outra forma de vida pode crescer nele. Porém, esse microrganismo possui mecanismos celulares que impedem a perda de água por osmose (fenômeno que explica que as células perdem água se houver muito sal no ambiente), por isso não se desidratam. Então o que eles fazem é inibir o processo de osmose.

5. Mecanismos para corrigir danos genéticos

Dizemos que a radiação (se for em altas doses) é mortal porque é cancerígena. E é cancerígeno porque aumenta as mutações em nossas células, ou seja, alterações em seu material genético. Todos os seres vivos são sensíveis à radiação, pois não possuem estratégias para "reparar" esse dano nos genes tão rapidamente, de forma que as células afetadas acabam morrendo ou desenvolvendo câncer.

Mas obviamente existem bactérias capazes de resistir à radiaçãomesmo em doses que nos matariam em questão de segundos. O exemplo mais claro é a “Deinococcus radiodurans”, bactéria que conquistou o recorde do Guinness de “bactérias mais resistentes do mundo”, pois é capaz de sobreviver a doses de radiação 3.000 vezes superiores às fatais para outros seres vivos.

Isso é possível porque essa bactéria tem mecanismos de reparo do material genético muito mais eficientes do que os de outros organismos, portanto, embora a radiação danifique seu DNA, há moléculas que corrigem os erros antes que a viabilidade celular seja ativada. Além disso, essa bactéria armazena várias cópias de seu material genético para que, caso em algum momento não consiga reverter o dano, tenha outra cópia "salva".

Referências bibliográficas

Jha, P. (2014) "Microbes Thriving in Extreme Environments: How Do They Do It?". Revista Internacional de Ciências Aplicadas e Biotecnologia.
Gómez, F. (2016) “Guia de trabalho específico sobre a vida em ambientes extremos”. Investigue R + D + I.
Goswami, S., Das, M. (2016) “Extremophiles: a Clue to Origin of Life and Biology of Other Planets”. Ciência de Everyman.