A descoberta nas fontes termaissortesorte sua betbetYellowstone, nos EUA, que se tornou chave para os testes da covid-19:sorte sua bet

A bactéria, hoje conhecida pelos especialistas, acabaria revolucionando a biotecnologia e tornando possíveis os testes PCR, as provas mais confiáveis usadassorte sua bettodo o mundo para diagnosticar a covid-19, doença causada pelo novo coronavírus.

O trabalho pioneirosortesorte sua betbetBrock acabou vinculado à pandemia do novo coronavírus, por meiosortesorte sua betbetuma sequênciasortesorte sua betbetepisódios na história da ciência.

Brock, hoje com 90 anos, se sente orgulhoso ao pensar quesorte sua betdescoberta está ajudando a diagnosticar casossortesorte sua betbetcovid-19 e auxiliando no combate ao novo coronavírus.

"Eu sempre vi a minha descoberta como um bom modelo para estudar a biologia molecular da vidasorte sua betaltas temperaturas", contou Brock, que é professor eméritosortesorte sua betbetmicrobiologia na Universidadesortesorte sua betbetWisconsin-Madison, nos Estados Unidos.

Apesarsortesorte sua betbetsempre considerar que o modelo tivesse importância para a ciência, o estudioso confessa que nunca pensou que a descoberta fosse, um dia, ter um impacto tão importante. "Não imaginava isso nemsorte sua betum milhãosortesorte sua betbetanos", revela por telefone à BBC News Mundo (o serviçosorte sua betespanhol da BBC),sortesorte sua betbetsua casasorte sua betWisconsin, nos EUA.

A descoberta da bactéria

Brock jamais havia visto fontes termais antessortesorte sua betbetchegar ao parquesortesorte sua betbetYellowstonesorte sua bet1964.

Depois da primeira visita ao local, voltou ano após ano, impulsionado pelo desejosortesorte sua betbetinvestigar quais formassortesorte sua betbetvida poderiam subsistir naquelas piscinas naturais.

Brock e umsortesorte sua betbetseus estudantes, Hudson Freeze, cultivaram bactériassortesorte sua betbetvárias fontes termais.

"Achamos a Thermus aquaticus no manancial Mushroom Spring, a 75 graus centígrados, onde há um gradiente térmico, pois nas saídas do manancial a temperatura abaixa para uns 35 graus. Nesse momento, a Thermus era o micro-oganismo mais termófilo (que ama ou tolera o calor) conhecido."

"A descoberta mostrou que outros pesquisadores estavam errados sobre os limitessortesorte sua betbettemperaturasorte sua betque pode haver vida", disse Brock à BBC Mundo.

Nas fontes termaissortesorte sua betbetYellowstone esorte sua betoutros lugares do planeta, a temperatura pode exceder 90 graus.

"É uma água subterrânea que foi acumuladasorte sua betcamadas profundas e aquecida pelo calor derivado do magma do centro da Terra ou por ação vulcânica", explicou à BBC Mundo a bióloga Sandra Baena, professora da Pontíficia Universidade Javeriana,sorte sua betBogotá, na Colômbia, e pesquisadorasortesorte sua betbetmicro-oganismos que vivemsorte sua betcondições extremas.

"Se você tem água quente no subsolo da Terra e possui falhas geológicas, ou seja, rachaduras, a água procurará uma saída."

A descobertasortesorte sua betbetuma enzina

Os mecanismos biológicos que permitem que bactérias como a Thermus aquaticus possam sobreviver a altas temperaturassorte sua betfontes termais eram um tesouro a ser explorado pela ciência.

Na décadasortesorte sua betbet70, a pesquisadora Alice Chien e outros estudiosos da Universidadesortesorte sua betbetCincinnati,sorte sua betOhio, nos Estados Unidos, isolaram uma das enzimas da bactéria.

A nova enzima recebeu o nomesortesorte sua betbetTAQ polimerase (TAQ é uma referência a Thermus aquaticus).

A descoberta dessa enzima resistente a altas temperaturas acabou cruzando com outra história.

E isso acabaria sendo crucial para um campo da ciência que avançava a passos lentos na segunda metade do século 20: o estudo do DNA.

A necessidadesortesorte sua betbetmultiplicar o DNA

"Entre meados das décadassortesorte sua betbet70 e 80, surgiram técnicas que permitiam manipular as moléculassortesorte sua betbetDNA diretamente, as chamadas técnicassortesorte sua betbetDNA recombinante. Elas permitiam romper as moléculassortesorte sua betbetDNAsorte sua betfragmentos para que pudessem ser analisadas", explicou à BBC Mundo Miguel Garcia-Sancho, professor e pesquisadorsortesorte sua betbetHistória da Ciência na Universidadesortesorte sua betbetEdimburgo, no Reino Unido.

"Porque até então, como a moléculasortesorte sua betbetDNA era muito longa, era muito difícil aplicar técnicas analíticas nela", pontuou.

Além dos métodossortesorte sua betbetmanipulaçãosortesorte sua betbetfragmentossortesorte sua betbetDNA, também surgiram técnicassortesorte sua betbetsequenciamentosortesorte sua betbetDNA, que permitiram ler a estrutura desses fragmentos.

Os avanços tornaram possível investigar o DNAsorte sua betuma escala nunca antes imaginada. Mas havia um grande obstáculo.

"Um problema que todo mundo estava enfrentando era obter DNA suficiente para analisar os fragmentos. E os especialistas também precisavamsortesorte sua betbetuma quantidade suficiente para sequenciar o DNA", explicou García-Sancho.

"A faltasortesorte sua betbetDNA foi um problema para muitos cientistassorte sua betmuitos campos", relatou o especialista.

A invenção da PCR

Um dos cientistas que buscava sintetizar ou produzir DNA na décadasortesorte sua betbet80 era o americano Kary Mullis, um bioquímico da empresa biotecnológica Cetus Corporation, na Califórnia.

Mullis desenvolveu uma técnica para amplificar ou copiar milhõessortesorte sua betbetvezes uma sequência específicasortesorte sua betbetDNA, a chamada PCR ou reaçãosorte sua betcadeia da polimerase — utilizada nos atuais testes para a covid-19.

Kary Mullis chegaria a receber o Prêmio Nobelsortesorte sua betbetQuímicasorte sua bet1993 "porsorte sua betinvenção do método PCR", mas a técnica demorou muitos anos para ser adotadasorte sua betlarga escala.

Essa demora se deve,sorte sua betpartes, ao fatosortesorte sua betbetque Mullis era um desconhecido para a comunidade científica. "Ele era um bioquímico que trabalhavasorte sua betuma empresa, enquanto os cientistas que trabalhavam no sequenciamentosortesorte sua betbetDNA eram biólogos molecularessorte sua betinstituiçõessortesorte sua betbetprestígio como o MIT, o Institutosortesorte sua betbetTecnologiasortesorte sua betbetMassachusetts ", disse García-Sancho, que entrevistou Mullis pessoalmente.

sorte sua bet O aquecimento do DNA

O método desenvolvido por Mullis aquece e esfria a amostrasortesorte sua betbetDNAsorte sua betciclos relativamente rápidos.

O aquecimento separa os fios da dupla hélice do DNA.

E logo a temperatura abaixa quando uma enzima, a DNA polimerase, copia ou replica cada fio separadamente.

Quando é possível obter, por este método, novas cópias, começa um novo ciclo e as cópias são aquecidas outras vezes para separar os fios, repetindo o processo diversas vezes.

Cada etapa produz mais cópiassortesorte sua betbetDNA e a atividade da enzima é controlada pela temperatura,sorte sua betum processo que pode levar maissortesorte sua betbet30 ciclos.

A enzima que revolucionou a técnica PCR

É nesta técnica PCR que entra, nessa história, a bactéria encontradasorte sua betYellowstone.

“A PCR exige temperaturas que oscilem entre os 55 ̊C e os 95 ̊C, por isso necessitamossortesorte sua betbetenzimas que possam suportar altas temperaturas e se manter ativas ao longo da reação", explicou à BBC Mundo Domenica Marchese, pesquisadora do Centro Nacionalsortesorte sua betbetAnálises Genômicas (CNAG-CRG)sortesorte sua betbetBarcelona.

A enzima, ou polimerase, usada na PCR para copiar o DNA é uma proteína. E, normalmente, as proteínas expostas a temperaturas muito elevadas perdem a estrutura original.

"Vamos imaginar, por exemplo, uma espiralsortesorte sua betbetmetal, como a que é usada para encadernar um livro. Se abrirmos a espiral e ao esticarmos, ele deixarásortesorte sua betbetser útil para asorte sua betfunção. O mesmo acontece, normalmente, com a DNA polimerase quando ela é exposta a temperaturas elevadas e perdesorte sua betcapacidadesortesorte sua betbetsintetizar o DNA", disse Marchese.

Quando Kary Mullis inventou a técnica PCR, começou usando enzimassortesorte sua betbetmicro-organismos como as bactérias Escherichia coli — que vivemsorte sua betnosso trato digestivo, compondo a flora intestinal —, que sobrevivem a temperaturas próximas a 37 ̊C.

O problema era que, durante a PCR,sorte sua betcada ciclo, ao chegar aos 95 ̊C, a polimerase perdia suas atividades e era necessário adicionar uma nova para o próximo ciclo da reação. "Isso era muito tedioso e envolvia custos muito altos para cada reaçãosortesorte sua betbetPCR", pontua Marchese.

A mudança fundamental foi a introdução da TAQ polimerase, a enzima isolada da bactéria encontrada por Brock, que resiste a altas temperaturas sem perder a estrutura.

Esta enzima temsorte sua betmáxima atividade a 72 ̊C e pode resistir até cercasortesorte sua betbet40 minutos a 95 ̊C.

"A TAQ polimerase representou uma descoberta revolucionária", disse Marchese.

Uma lição para a ciência

A técnica PCR revolucionou a biotecnologia e facilitou as análisessortesorte sua betbetDNAsorte sua betdiversos campos como medicina forense ( ajudando a identificar autoressortesorte sua betbetcrimes), análisesortesorte sua betbetpaternidade e parentesco e diagnósticossortesorte sua betbetdoenças.

"Acredito que a PCR é a responsável por tornar a análisesortesorte sua betbetDNA realmente importante. Isso trouxe consequências para o mundo real", disse García-Sancho.

Para Garcia-Sancho, foi graças a essa técnica que a análisesortesorte sua betbetDNA se tornou pública e as pessoas perceberam que o método é muito importante. "Podemos ver isso (a importância do método) agora, com os testessortesorte sua betbetcovid-19", declarou.

Thomas Brock disse que o impactosorte sua betmassasortesorte sua betbetsua descoberta traz uma lição profunda sobre a ciência.

Em seu discurso para ser aceito como doutor honorário da Universidadesortesorte sua betbetWisconsin,sorte sua bet2019, Brock citou seus estudossorte sua betYellowstone. "Eu estava livre para fazer o que é chamadosortesorte sua betbetpesquisa básica. E algumas pessoas pensaram que era inútil, porque não se concentravasorte sua betpropósitos práticos."

"E perguntavam: para que servirão as bactérias das fontes térmicassortesorte sua betbetYellowstone?".

"A enzima extraída da Thermus aquaticus é uma das mais importantes do mundo. Ela fez ser possível a PCR e uma investigação moderna do DNA", disse Brock.

A bactériasortesorte sua betbetYellowstone demonstra, segundo Brock, a importânciasortesorte sua betbet"estabelecer os princípios básicos nos quais muitas formassortesorte sua betbettrabalhos científicos podem se basear".

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