A descoberta nas fontes termaislogo novibetYellowstone, nos EUA, que se tornou chave para os testes da covid-19:logo novibet

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

O trabalho pioneirologo novibetBrock acabou vinculado à pandemia do novo coronavírus, por meiologo novibetuma sequêncialogo novibetepisódios na história da ciência.

Brock, hoje com 90 anos, se sente orgulhoso ao pensar quelogo novibetdescoberta está ajudando a diagnosticar casoslogo novibetcovid-19 e auxiliando no combate ao novo coronavírus.

"Eu sempre vi a minha descoberta como um bom modelo para estudar a biologia molecular da vidalogo novibetaltas temperaturas", contou Brock, que é professor eméritologo novibetmicrobiologia na Universidadelogo novibetWisconsin-Madison, nos Estados Unidos.

Apesarlogo novibetsempre 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 nemlogo novibetum milhãologo novibetanos", revela por telefone à BBC News Mundo (o serviçologo novibetespanhol da BBC),logo novibetsua casalogo novibetWisconsin, nos EUA.

A descoberta da bactéria

Brock jamais havia visto fontes termais anteslogo novibetchegar ao parquelogo novibetYellowstonelogo novibet1964.

Depois da primeira visita ao local, voltou ano após ano, impulsionado pelo desejologo novibetinvestigar quais formaslogo novibetvida poderiam subsistir naquelas piscinas naturais.

Brock e umlogo novibetseus estudantes, Hudson Freeze, cultivaram bactériaslogo novibetvárias 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 limiteslogo novibettemperaturalogo novibetque pode haver vida", disse Brock à BBC Mundo.

Nas fontes termaislogo novibetYellowstone elogo novibetoutros lugares do planeta, a temperatura pode exceder 90 graus.

"É uma água subterrânea que foi acumuladalogo novibetcamadas 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,logo novibetBogotá, na Colômbia, e pesquisadoralogo novibetmicro-oganismos que vivemlogo novibetcondições extremas.

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

A descobertalogo novibetuma enzina

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

Na décadalogo novibet70, a pesquisadora Alice Chien e outros estudiosos da Universidadelogo novibetCincinnati,logo novibetOhio, nos Estados Unidos, isolaram uma das enzimas da bactéria.

A nova enzima recebeu o nomelogo novibetTAQ 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 necessidadelogo novibetmultiplicar o DNA

"Entre meados das décadaslogo novibet70 e 80, surgiram técnicas que permitiam manipular as moléculaslogo novibetDNA diretamente, as chamadas técnicaslogo novibetDNA recombinante. Elas permitiam romper as moléculaslogo novibetDNAlogo novibetfragmentos para que pudessem ser analisadas", explicou à BBC Mundo Miguel Garcia-Sancho, professor e pesquisadorlogo novibetHistória da Ciência na Universidadelogo novibetEdimburgo, no Reino Unido.

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

Além dos métodoslogo novibetmanipulaçãologo novibetfragmentoslogo novibetDNA, também surgiram técnicaslogo novibetsequenciamentologo novibetDNA, que permitiram ler a estrutura desses fragmentos.

Os avanços tornaram possível investigar o DNAlogo novibetuma 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 precisavamlogo novibetuma quantidade suficiente para sequenciar o DNA", explicou García-Sancho.

"A faltalogo novibetDNA foi um problema para muitos cientistaslogo novibetmuitos campos", relatou o especialista.

A invenção da PCR

Um dos cientistas que buscava sintetizar ou produzir DNA na décadalogo novibet80 era o americano Kary Mullis, um bioquímico da empresa biotecnológica Cetus Corporation, na Califórnia.

Mullis desenvolveu uma técnica para amplificar ou copiar milhõeslogo novibetvezes uma sequência específicalogo novibetDNA, a chamada PCR ou reaçãologo novibetcadeia da polimerase — utilizada nos atuais testes para a covid-19.

Kary Mullis chegaria a receber o Prêmio Nobellogo novibetQuímicalogo novibet1993 "porlogo novibetinvenção do método PCR", mas a técnica demorou muitos anos para ser adotadalogo novibetlarga escala.

Essa demora se deve,logo novibetpartes, ao fatologo novibetque Mullis era um desconhecido para a comunidade científica. "Ele era um bioquímico que trabalhavalogo novibetuma empresa, enquanto os cientistas que trabalhavam no sequenciamentologo novibetDNA eram biólogos moleculareslogo novibetinstituiçõeslogo novibetprestígio como o MIT, o Institutologo novibetTecnologialogo novibetMassachusetts ", disse García-Sancho, que entrevistou Mullis pessoalmente.

logo novibet O aquecimento do DNA

O método desenvolvido por Mullis aquece e esfria a amostralogo novibetDNAlogo novibetciclos 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 cópiaslogo novibetDNA e a atividade da enzima é controlada pela temperatura,logo novibetum processo que pode levar maislogo novibet30 ciclos.

A enzima que revolucionou a técnica PCR

É nesta técnica PCR que entra, nessa história, a bactéria encontradalogo novibetYellowstone.

“A PCR exige temperaturas que oscilem entre os 55 ̊C e os 95 ̊C, por isso necessitamoslogo novibetenzimas que possam suportar altas temperaturas e se manter ativas ao longo da reação", explicou à BBC Mundo Domenica Marchese, pesquisadora do Centro Nacionallogo novibetAnálises Genômicas (CNAG-CRG)logo novibetBarcelona.

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 espirallogo novibetmetal, como a que é usada para encadernar um livro. Se abrirmos a espiral e ao esticarmos, ele deixarálogo novibetser útil para alogo novibetfunção. O mesmo acontece, normalmente, com a DNA polimerase quando ela é exposta a temperaturas elevadas e perdelogo novibetcapacidadelogo novibetsintetizar o DNA", disse Marchese.

Quando Kary Mullis inventou a técnica PCR, começou usando enzimaslogo novibetmicro-organismos como as bactérias Escherichia coli — que vivemlogo novibetnosso trato digestivo, compondo a flora intestinal —, que sobrevivem a temperaturas próximas a 37 ̊C.

O problema era que, durante a PCR,logo novibetcada 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 reaçãologo novibetPCR", 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 temlogo novibetmáxima atividade a 72 ̊C e pode resistir até cercalogo novibet40 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 análiseslogo novibetDNAlogo novibetdiversos campos como medicina forense ( ajudando a identificar autoreslogo novibetcrimes), análiselogo novibetpaternidade e parentesco e diagnósticoslogo novibetdoenças.

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

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

Thomas Brock disse que o impactologo novibetmassalogo novibetsua descoberta traz uma lição profunda sobre a ciência.

Em seu discurso para ser aceito como doutor honorário da Universidadelogo novibetWisconsin,logo novibet2019, Brock citou seus estudoslogo novibetYellowstone. "Eu estava livre para fazer o que é chamadologo novibetpesquisa básica. E algumas pessoas pensaram que era inútil, porque não se concentravalogo novibetpropósitos práticos."

"E perguntavam: para que servirão as bactérias das fontes térmicaslogo novibetYellowstone?".

"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 bactérialogo novibetYellowstone demonstra, segundo Brock, a importâncialogo novibet"estabelecer os princípios básicos nos quais muitas formaslogo novibettrabalhos científicos podem se basear".

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