Pesquisa suportada pela NASA no ramo da astrobiologia mudou o conhecimento fundamental acerca do que constitui vida cá na terra.

Investigadores que estudavam o duro ambiente do Lago Mono na Califórnia, EUA, descobriram o primeiro microorganismo na Terra capaz de prosperar e reproduzir usando o químico tóxico arsénico. O microorganismo substitui o fósforo por arsénico nos seus componentes celulares.

"A definição de vida cresceu," afirma Ed Weiler, administrador associado da NASA para o Directorado de Missões Científicas na sede da agência em Washington, EUA. "À medida que perseguimos os nossos esforços para procurar sinais de vida no Sistema Solar, temos que pensar em termos mais largos, mais diversos e considerar vida como não a conhecemos."

Este achado de uma composição bioquímica alternativa vai alterar os livros de Biologia e alargar a esfera de acção da pesquisa por vida para lá da Terra. A pesquisa está publicada na edição desta semana da revista Science Express.

Carbono, hidrogénio, nitrogénio, oxigénio, fósforo e enxofre são os seis blocos de construção básicos de todas as formas de vida na Terra. O fósforo faz parte da "coluna vertebral" do ADN e do ARN, as estruturas que transportam as instruções genéticas da vida, e é considerado um elemento essencial de todas as células vivas.

O fósforo é um componente central da molécula que transporta energia em todas as células (adenosina trifosfato) e também dos fosfolipídeos que formam todas as membranas celulares. O arsénico, que é quimicamente similar ao fósforo, é venenoso para a maioria da vida da Terra. O arsénico perturba os percursos metabólicos porque, quimicamente, comporta-se de modo semelhante ao fosfato.

"Nós sabemos que alguns micróbios conseguem respirar arsénico, mas o que descobrimos foi um micróbio que faz uma coisa nova -- constrói partes de si próprio com arsénico," afirma Felisa Wolfe-Simon, do departamento de Pesquisa Astrobiológica da NASA que participa com o USGS em Menlo Park, Califórnia, e a líder científica da equipa de investigação. "Se algo cá na Terra pode fazer algo tão inesperado, então que mais poderá a vida fazer que ainda não observámos?"

O micróbio recém-descoberto, denominado GFAJ-1, é um membro de um grupo comum de bactérias - Gammaproteobacteria. Em laboratório, os cientistas cultivaram com sucesso micróbios oriundos do lago numa dieta muito escassa em fósforo, mas que incluía quantidades generosas de arsénico. Quando os investigadores removeram o fósforo e o substituíram completamente por arsénico, os micróbios continuaram a crescer. Análises subsequentes indicaram que o arsénico estava a ser usado para produzir os blocos de construção das novas células GFAJ-1.

O ponto mais importante que os cientistas investigaram foi a determinação do momento, assim que começaram a ser cultivados com arsénico, em que este elemento se incorporou na maquinaria bioquímica vital dos organismos, tal como no ADN, nas proteínas e nas membranas celulares. Foram usadas várias e sofisticadas técnicas laboratoriais para determinar quando é que o arsénico foi incorporado.

A equipa escolheu a exploração do Lago Mono devido à sua química invulgar, especialmente a sua alta salinidade, alta alcalinidade e altos níveis de arsénico. Esta química é em parte o resultado da isolação do Lago Mono de fontes de água fresca há já 50 anos.

Os resultados deste estudo têm impactos em muitas áreas, incluindo o estudo da evolução da Terra, química orgânica, ciclos bioquímicos, mitigação de doenças e na pesquisa do sistema Terra. Os achados também abrem novas fronteiras na microbiologia e noutras áreas de estudo.

"A ideia de bioquímicas alternativas para a vida é comum na ficção científica," afirma Carl Pilcher, director do Instituto de Astrobiologia da NASA no Centro de Pesquisa Ames da agência em Moffett Field, Califórnia, EUA. "Até agora uma forma de vida que usava arsénico como bloco de construção era apenas uma teoria, agora sabemos que tal vida existe no Lago Mono."

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GFAJ-1:
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O Lago Mono na Califórnia, com uma imagem das bactérias que aí vive.
Crédito: Science
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A "coluna vertebral" do ADN (a estrutura espiral azulada neste desenho) contém uma cadeia alternada de fosfato ligada a moléculas de açúcar. Fortes evidências indicam que no organismo GFAJ-1, o fosfato é substituído por arseniato.
Crédito: Biblioteca Americana de Medicina

A imagem de cima é do organismo GFAJ-1 cultivado em fósforo. Os de baixo são cultivados em arsénico.
Crédito: Jodi Switzer Blum

A geomicrobióloga Felisa Wolfe-Simon, recolhendo sedimentos do lago Mono. A pesquisa levou à descoberta de um organismo na Terra que prospera com arsénico.
Crédito: Henry Bortman
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