A descoberta nas fontes termaispixbet minesYellowstone, nos EUA, que se tornou chave para os testes da covid-19:pixbet mines

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

O trabalho pioneiropixbet minesBrock acabou vinculado à pandemia do novo coronavírus, por meiopixbet minesuma sequênciapixbet minesepisódios na história da ciência.

Brock, hoje com 90 anos, se sente orgulhoso ao pensar quepixbet minesdescoberta está ajudando a diagnosticar casospixbet minescovid-19 e auxiliando no combate ao novo coronavírus.

"Eu sempre vi a minha descoberta como um bom modelo para estudar a biologia molecular da vidapixbet minesaltas temperaturas", contou Brock, que é professor eméritopixbet minesmicrobiologia na Universidadepixbet minesWisconsin-Madison, nos Estados Unidos.

Apesarpixbet minessempre 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 nempixbet minesum milhãopixbet minesanos", revela por telefone à BBC News Mundo (o serviçopixbet minesespanhol da BBC),pixbet minessua casapixbet minesWisconsin, nos EUA.

A descoberta da bactéria

Brock jamais havia visto fontes termais antespixbet mineschegar ao parquepixbet minesYellowstonepixbet mines1964.

Depois da primeira visita ao local, voltou ano após ano, impulsionado pelo desejopixbet minesinvestigar quais formaspixbet minesvida poderiam subsistir naquelas piscinas naturais.

Brock e umpixbet minesseus estudantes, Hudson Freeze, cultivaram bactériaspixbet minesvárias 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 limitespixbet minestemperaturapixbet minesque pode haver vida", disse Brock à BBC Mundo.

Nas fontes termaispixbet minesYellowstone epixbet minesoutros lugares do planeta, a temperatura pode exceder 90 graus.

"É uma água subterrânea que foi acumuladapixbet minescamadas 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,pixbet minesBogotá, na Colômbia, e pesquisadorapixbet minesmicro-oganismos que vivempixbet minescondições extremas.

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

A descobertapixbet minesuma enzina

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

Na décadapixbet mines70, a pesquisadora Alice Chien e outros estudiosos da Universidadepixbet minesCincinnati,pixbet minesOhio, nos Estados Unidos, isolaram uma das enzimas da bactéria.

A nova enzima recebeu o nomepixbet minesTAQ 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 necessidadepixbet minesmultiplicar o DNA

"Entre meados das décadaspixbet mines70 e 80, surgiram técnicas que permitiam manipular as moléculaspixbet minesDNA diretamente, as chamadas técnicaspixbet minesDNA recombinante. Elas permitiam romper as moléculaspixbet minesDNApixbet minesfragmentos para que pudessem ser analisadas", explicou à BBC Mundo Miguel Garcia-Sancho, professor e pesquisadorpixbet minesHistória da Ciência na Universidadepixbet minesEdimburgo, no Reino Unido.

"Porque até então, como a moléculapixbet minesDNA era muito longa, era muito difícil aplicar técnicas analíticas nela", pontuou.

Além dos métodospixbet minesmanipulaçãopixbet minesfragmentospixbet minesDNA, também surgiram técnicaspixbet minessequenciamentopixbet minesDNA, que permitiram ler a estrutura desses fragmentos.

Os avanços tornaram possível investigar o DNApixbet minesuma 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 precisavampixbet minesuma quantidade suficiente para sequenciar o DNA", explicou García-Sancho.

"A faltapixbet minesDNA foi um problema para muitos cientistaspixbet minesmuitos campos", relatou o especialista.

A invenção da PCR

Um dos cientistas que buscava sintetizar ou produzir DNA na décadapixbet mines80 era o americano Kary Mullis, um bioquímico da empresa biotecnológica Cetus Corporation, na Califórnia.

Mullis desenvolveu uma técnica para amplificar ou copiar milhõespixbet minesvezes uma sequência específicapixbet minesDNA, a chamada PCR ou reaçãopixbet minescadeia da polimerase — utilizada nos atuais testes para a covid-19.

Kary Mullis chegaria a receber o Prêmio Nobelpixbet minesQuímicapixbet mines1993 "porpixbet minesinvenção do método PCR", mas a técnica demorou muitos anos para ser adotadapixbet mineslarga escala.

Essa demora se deve,pixbet minespartes, ao fatopixbet minesque Mullis era um desconhecido para a comunidade científica. "Ele era um bioquímico que trabalhavapixbet minesuma empresa, enquanto os cientistas que trabalhavam no sequenciamentopixbet minesDNA eram biólogos molecularespixbet minesinstituiçõespixbet minesprestígio como o MIT, o Institutopixbet minesTecnologiapixbet minesMassachusetts ", disse García-Sancho, que entrevistou Mullis pessoalmente.

pixbet mines O aquecimento do DNA

O método desenvolvido por Mullis aquece e esfria a amostrapixbet minesDNApixbet minesciclos 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 cópiaspixbet minesDNA e a atividade da enzima é controlada pela temperatura,pixbet minesum processo que pode levar maispixbet mines30 ciclos.

A enzima que revolucionou a técnica PCR

É nesta técnica PCR que entra, nessa história, a bactéria encontradapixbet minesYellowstone.

“A PCR exige temperaturas que oscilem entre os 55 ̊C e os 95 ̊C, por isso necessitamospixbet minesenzimas que possam suportar altas temperaturas e se manter ativas ao longo da reação", explicou à BBC Mundo Domenica Marchese, pesquisadora do Centro Nacionalpixbet minesAnálises Genômicas (CNAG-CRG)pixbet minesBarcelona.

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 espiralpixbet minesmetal, como a que é usada para encadernar um livro. Se abrirmos a espiral e ao esticarmos, ele deixarápixbet minesser útil para apixbet minesfunção. O mesmo acontece, normalmente, com a DNA polimerase quando ela é exposta a temperaturas elevadas e perdepixbet minescapacidadepixbet minessintetizar o DNA", disse Marchese.

Quando Kary Mullis inventou a técnica PCR, começou usando enzimaspixbet minesmicro-organismos como as bactérias Escherichia coli — que vivempixbet minesnosso trato digestivo, compondo a flora intestinal —, que sobrevivem a temperaturas próximas a 37 ̊C.

O problema era que, durante a PCR,pixbet minescada 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 reaçãopixbet minesPCR", 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 tempixbet minesmáxima atividade a 72 ̊C e pode resistir até cercapixbet mines40 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 análisespixbet minesDNApixbet minesdiversos campos como medicina forense ( ajudando a identificar autorespixbet minescrimes), análisepixbet minespaternidade e parentesco e diagnósticospixbet minesdoenças.

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

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

Thomas Brock disse que o impactopixbet minesmassapixbet minessua descoberta traz uma lição profunda sobre a ciência.

Em seu discurso para ser aceito como doutor honorário da Universidadepixbet minesWisconsin,pixbet mines2019, Brock citou seus estudospixbet minesYellowstone. "Eu estava livre para fazer o que é chamadopixbet minespesquisa básica. E algumas pessoas pensaram que era inútil, porque não se concentravapixbet minespropósitos práticos."

"E perguntavam: para que servirão as bactérias das fontes térmicaspixbet minesYellowstone?".

"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 bactériapixbet minesYellowstone demonstra, segundo Brock, a importânciapixbet mines"estabelecer os princípios básicos nos quais muitas formaspixbet minestrabalhos científicos podem se basear".

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