O animal que consegue sobreviver sem oxigênio:globo pixbet

Durante uma década, Roberto Danovaro, da Universidade Politécnicaglobo pixbetMarche (Itália), e seus colegas se arrastaram pelas profundidades da Atalante. Ela fica a 3,5 km abaixo da superfície, cercaglobo pixbet200 km da costa oesteglobo pixbetCreta. A parte interna da Bacia é completamente destituídaglobo pixbetoxigênio porque os depósitos antigosglobo pixbetsal enterrados abaixo do solo do mar foram dissolvidos no oceano, deixando a água ainda mais densa e salgada.

A água densa não se mistura com o solo abaixo dela, geralmente ricoglobo pixbetoxigênio, e fica presaglobo pixbetpedaçosglobo pixbetsolo marinho. A água livreglobo pixbetoxigênio está lá há maisglobo pixbet50 mil anos.

Pelo fato da lama no fundo da Baciaglobo pixbetAtalante ser completamente desprovidaglobo pixbetoxigênio, os pesquisadores não esperavam encontrar "formasglobo pixbetvida evoluídas" - o que basicamente significa animais - vivendo lá. Mas eles encontraram até três novas espéciesglobo pixbetloriciferas que aparentemente vivem na lama.

E não é apenas com a ausênciaglobo pixbetoxigênio que esses criaturas precisam lidar. Loriciferas são cercadosglobo pixbetsulfetos venenosos e vivemglobo pixbetuma água tão salgada que células normais secariam e virariam cascas.

"Quando os vimos pela primeira vez não conseguimos acreditar", diz Danovaro. "Antes desse estudo, apenas duas espécies (de loriciferas) haviam sido descobertas no fundo do Mediterrâneo. Havia mais organismosglobo pixbet10 centímetrosglobo pixbetbacia anóxica do que no restoglobo pixbettodo o Mar Mediterrâneo!"

Mas a maior surpresa foi o fatoglobo pixbetque esses minúsculos animais conseguir viver completamente sem oxigênio.

"Nós sabíamos que alguns animais, como as tênias, nematódeos parasitas, conseguem viver parteglobo pixbetsuas vidas sem oxigênio, vivendo no intestino", diz Danovaro. "No entanto, elas não passam seu cicloglobo pixbetvida inteiro assim. Nossa descoberta contesta todos os pensamentos e suposições sobre o metabolismo dos animais".

Ele diz que esse fato fez com que outros cientistas tivessem dificuldades para acreditar emglobo pixbetdescoberta. "Na verdade nem mesmo nós acreditamosglobo pixbetprimeira. Levamos 10 anos para confirmar atravésglobo pixbetexperimentos que os animais estavam realmente vivendo sem oxigênio".

Não foi fácil colocar esses experimentosglobo pixbetprática. Os cientistas não conseguiam trazer os animais para a superfície porque a viagem os mataria instantaneamente. A única coisa que eles poderiam fazer era testar se havia sinaisglobo pixbetvida animal no solo marinho.

Os testes indicaram que moléculas fluorescentes que só sobrevivem atravésglobo pixbetcélulas vivas foram integradas aos corpos dos loriciferas. Os cientistas também usaram uma mancha que reage apenas com a presençaglobo pixbetenzimas ativas. A mancha reagiu com os loriciferas da Bacia, mas não com os restos mortosglobo pixbetoutros animais microscópicos encontrados no Atalante.

Além disso, alguns dos loriciferas pareciam ter ovosglobo pixbetseus corpos, uma sugestãoglobo pixbetque eles estavamglobo pixbetfaseglobo pixbetreprodução. Outros loriciferas foram encontrados no processoglobo pixbetsair da casca e entrar na faseglobo pixbetmuda, outra indicaçãoglobo pixbetque eles estavam vivos.

Por fim, os loriciferasglobo pixbetAtalante estavam completamente intactos e sem sinaisglobo pixbetdecomposição, diferentementeglobo pixbetoutros animais microscópicos encontrados pelos pesquisadores no ambiente salgado e desprovidoglobo pixbetoxigênio.

Após esse trabalho cuidadoso, Danovaro e seus colegas tornaram públicas suas descobertas: os loriciferas estavam,globo pixbetfato, vivendoglobo pixbetum ambiente completamente sem oxigênio. Seu artigo, publicadoglobo pixbet2010 na revista BMC Biology, foi um fenômeno.

Mesmo assim, outros pesquisadores não ficaram convencidos. Um segundo grupo visitou o Mediterrâneoglobo pixbet2011 para examinar por conta própria os loriciferas e seu ambiente incomum. Suas descobertas, publicadasglobo pixbet2015, questionam a ideiaglobo pixbetque os loriciferas realmente vivem sem oxigênio.

Joan Bernhard, da Instituição Oceanográficaglobo pixbetWoods Hole,globo pixbetMassachisetts (EUA) liderou a segunda equipe. Ela e seus colegas coletaram amostrasglobo pixbetlama e água da superfície logo acima das piscinas anóxicasglobo pixbetAtalante. Devido a dificuldades técnicas, as próprias piscinas eram densas demais para que as máquinas operadas remotamente pudessem penetrá-las.

O grupo descobriu as mesmas espéciesglobo pixbetloriciferas descobertos por Danovaro. Mas esses loriciferas viviamglobo pixbetambientes com níveis normaisglobo pixbetoxigênio e nas camadas mais acima do sedimento acima das piscinas anóxicas, que tinham níveis baixosglobo pixbetoxigênio.

Quanto mais próximas das baciasglobo pixbetágua anóxica as amostras dos pesquisadores chegavam, menos loriciferas vivos eles encontravam.

Bernhard afirma que é extremamente improvável que os loriciferas tenham se adaptado para viver tanto nas áreas completamente sem oxigênio e com muito sal e tambémglobo pixbetambientes com muito oxigênio e níveis normaisglobo pixbetsal.

Em vez disso,globo pixbetequipe acredita que cadáveresglobo pixbetloriciferas mortos poderiam ter flutuado até os sedimentos lamacentos da Bacia do Atalante, e lá eles teriam sido habitados por bactérias "violadorasglobo pixbetcadáveres".

Muitas espéciesglobo pixbetbactérias são conhecidas porglobo pixbetcapacidadeglobo pixbetviver sem oxigênio e elas poderiam ter incorporado marcadores biológicos dos corpos dos loriciferas, potencialmente levando Danovaro e seus colegas a acreditar falsamente que os loriciferas estavam vivos.

No entanto,globo pixbetjunhoglobo pixbet2016, Danovaro eglobo pixbetequipe voltaram a lutar contra essa hipótese alternativa. Eles dizem que o timeglobo pixbetBernhard não poderia ter certezaglobo pixbetque os loriciferas não vivem ali porque eles não apanharam amostrasglobo pixbetlama das áreas da Bacia que estão permanentemente sem oxigênio.

O grupoglobo pixbetDanovaro também argumenta que, se os pequenos animais realmente estivessem mortos e habitados por bactérias, isso ficaria óbvioglobo pixbetum exame no microscópio. Mas os loriciferas não apresentaram sinaisglobo pixbetdecomposição por micróbios. Além disso, nenhuma bactéria foi encontrada vivendo dentro dos loriciferas e uma tinta usada para manchar um tecido vivo marcou todas as partes dos corpos dos loriciferas, não apenas das partes onde as bactérias provavelmente colonizariam um animal morto.

Por último, eles dizem que as camadas mais espessas dos depósitosglobo pixbetlama antiga reforçam seu argumento. "Nós pudemos provar que esses animais estavam presentesglobo pixbetdiferentes camadas na lama", afirma Danovaro. "Algumas das camadas tinham vários milharesglobo pixbetanos e, portanto, se esses animais estivessem mortos apenas sendo preservados, é um tanto improvável que os animaisglobo pixbetuma lamaglobo pixbet3,000 anos fossem apenas mantidos como aqueles que vivem na superfície. A explicação mais provável é que os animais conseguem penetrar sedimentos, nadar e fazer impulso para afundar".

Mas então por que há tamanha controvérsia sobre a possibilidadeglobo pixbetanimais viverem sem oxigênio?

Ninguém duvidaria que uma bactéria consegue viver sem oxigênio, por exemplo. Por que parece tão improvável que animais consigam fazer isso?

Para responder essas perguntas é preciso explicar por que animais como nós respiramos oxigênio, para começoglobo pixbetconversa. Todas as formasglobo pixbetvida na Terra precisam gerar energia para comer, reproduzir, crescer e se mover. Essa energia vemglobo pixbetformaglobo pixbetelétrons, as mesmas partículas negativas que são movimentadas atravésglobo pixbetfios elétricos que carregam seu laptop.

O desafio para toda a vida na Terra é o mesmo, seja um vírus, uma bactéria ou um elefante: você precisa achar uma fonteglobo pixbetelétrons e um lugar para despejá-los a fimglobo pixbetcompletar o ciclo.

Os animais conseguem seus elétrons através do açúcar nos alimentos ingeridos. Esses elétrons são liberados e se misturam com o oxigênioglobo pixbetuma sérieglobo pixbetreações químicas que acontecem dentro das células animais. Essa correnteglobo pixbetelétrons é o que dá energia para os corpos dos animais.

A atmosfera e os oceanos da Terra estão repletosglobo pixbetoxigênio e a natureza reativa do elemento significa que ele está sempre pronto para roubar elétrons. Para os animais, o oxigênio é uma escolha natural para um despejoglobo pixbetelétrons.

No entanto, o oxigênio nem sempre foi tão abundante como ele é hoje. Nos primórdios da Terra, a atmosfera era densa e tinha um nevoeiroglobo pixbetdióxidoglobo pixbetcarbono, metano e amônia. Quando a primeira faíscaglobo pixbetvida foi iniciada, havia pouco oxigênio por ali. Na verdade, os níveisglobo pixbetoxigênio nos oceanos provavelmente eram muito baixos até cercaglobo pixbet600 milhõesglobo pixbetanos atrás - mais ou menos na épocaglobo pixbetque os animais apareceram pela primeira vez.

Isso significa que formasglobo pixbetvida mais velhas e primitivas evoluíram para usar outros elementos como seu aterroglobo pixbetelétrons.

Muitas dessas formasglobo pixbetvida, como as bactérias e as arqueias, ainda vivem sem oxigênio hoje. Elas prosperamglobo pixbetlocais com pouco oxigênio, por exemplo na lama ou pertoglobo pixbetaberturas geotermais. Em vezglobo pixbetpassar elétrons para o oxigênio, algumas dessas criaturas conseguem transmitir seus elétrons para metais como ferro, o que significa que elas conseguem conduzir eletricidade com eficiência. Outras conseguem respirar enxofre ou até mesmo hidrogênio.

A única coisaglobo pixbetcomum entre essas formasglobo pixbetvida independentesglobo pixbetoxigênio églobo pixbetsimplicidade. Todos eles consistemglobo pixbetapenas uma célula. Até a descoberta dos loriciferasglobo pixbet2010, não havia sido descoberta nenhuma forma complexaglobo pixbetvida capazglobo pixbetviver sem oxigênio. Por quê?

De acordo com Danovaro, há duas razões principais. A primeira é que respirar oxigênio églobo pixbetlonge a melhor formaglobo pixbetgerar energia. "Complexidade e organização requerem oxigênio porque é muito mais eficiente para a produçãoglobo pixbetenergia", diz.

Quando os níveisglobo pixbetoxigênio aumentaram, centenasglobo pixbetmilhõesglobo pixbetanos atrás, foi como se um freio nas ambições evolucionistas fosse retirado. Um grupoglobo pixbetformasglobo pixbetvida chamadoglobo pixbet"eucarióticas" - que inclui animais - tirou vantagem disso e se adaptouglobo pixbetforma a aproveitar ao máximo a substânciaglobo pixbetseu metabolismo e, como consequência, se tornaram mais complexos.

"A teoria é que a evolução da vida explodiu quando o oxigênio se tornou disponível na atmosfera e no oceano", afirma Danovaro.

Mas essa é apenas parte da história. Algumas espéciesglobo pixbetmicróbios também começaram a respirar oxigênio, mas, diferentementeglobo pixbetanimais e alguns outros eucariotas, eles não se tornaram mais complexos. Por que não?

Danovaro diz que a chave para entender o mistério está na observação da mitocôndria, as minúsculas estruturas dentro das células eucarióticas que atuam como suas usinasglobo pixbetenergia. Dentro da mitocôndria, nutrientes e oxigênios são combinadosglobo pixbetmaneira a criar uma substância chamada ATP, a moeda universalglobo pixbetenergiaglobo pixbetum corpo.

As mitocôndrias podem ser encontradasglobo pixbetpraticamente todas as células eucarióticas. Mas bactérias e arqueias não têm mitocôndrias, e essa diferença é chave.

"Quando as mitocôndrias evoluíram, elas tornaram o processoglobo pixbetcriaçãoglobo pixbetenrgia e ATP muito mais eficientes, mas elas precisamglobo pixbetoxigênio para fazer isso", diz Danovaro.

Em outras palavras, a vida animal surgiu como consequênciaglobo pixbetduas questões. A primeira é que as eucarióticas ganharam mitocôndrias dentroglobo pixbetsuas células. Então, quando os níveisglobo pixbetoxigênio subiram, essas mitocôndrias permitiram que outras eucarióticas se tornassem mais complexas e virassem animais.

Então como os loriciferas conseguem viver sem oxigênio e outros animais não?

"Eles são muito pequenos, do tamanhoglobo pixbetuma ameba grande", diz Danovaro. "O tamanho pequeno ajuda. Não funcionaria se eles fossem do tamanhoglobo pixbetum elefante. Como eles são pequenos,globo pixbetnecessidadeglobo pixbetenergia também é menor".

Os loriciferas podem ser diferentesglobo pixbetoutros animaisglobo pixbetoutros aspectos importantes. Eles parecem não ter as mitocôndrias que usam oxigênio e que são encontradasglobo pixbetoutros animais. Em vez disso, elas carregam estruturas que lembram as mitocôndrias e são chamadasglobo pixbethidrogenossomas.

Essas células usam prótonsglobo pixbetvezglobo pixbetoxigênio como seu descarteglobo pixbetelétrons. Hidrogenossomas podem até ser um dos muitos tipos primitivosglobo pixbetmitocôndria, que evoluíram nas primeiras eucarióticas para produzir energia antes dos níveisglobo pixbetoxigênio na atmosfera aumentarem.

"Eu acho que o ancestral comum da eucariótica foi uma anaeróbia facultativa que conseguia viver com ou sem oxigênio, muito parecida com a E. coli, uma bactéria muito conhecida", diz William Martin, um professorglobo pixbetevolução molecular da Universidadeglobo pixbetDusseldorf, na Alemanha.

Isso teve consequências importantes para entender como eglobo pixbetque condições a vida complexa apareceu pela primeira vez. As primeiras eucarióticas provavelmente evoluíram antes do oxigênio ser amplamente disponível no oceano,globo pixbetforma que estruturas localizadas dentro das células e semelhantes às da mitocôndria foram capazesglobo pixbetse adaptar a condições com ou sem oxigênio.

Assim, conforme o oxigênio foi se tornando mais abundante, primeiro na atmosfera e depois no oceano, algumas eucariotas se adaptaram aos seus ambientes agora ricosglobo pixbetoxigênio e se tornaram maiores e mais complexas. Elas se tornaram animais.

Mas alguns animais - como os loriciferas - podem ter se recolhido e vivido sem oxigênio, continuando pequenos, consequentemente.

Para isso dar certo, os loriciferas devem ter mantido a capacidade herdadaglobo pixbetseus ancestrais para viver sem oxigênio. Mas há uma alternativa: os loriciferas podem ter conquistadoglobo pixbetcapacidadeglobo pixbetviver sem oxigênio muito recentemente, talvez roubando genesglobo pixbetoutras espéciesglobo pixbetum processo conhecido como transferência horizontalglobo pixbetgenes.

"Isso pode ser a evoluçãoglobo pixbetação, já que todas as outras espécies conhecidasglobo pixbetloriciferas respiram oxigênio", diz Danovaro. "É possível que esta seja uma adaptação extrema para permitir que os loriciferas vivamglobo pixbetum ambiente sem competidores nem predadores".

Por ora, a comunidade científica espera por mais evidências com a respiração presa para confirmar ou derrubar a descoberta original. "Eu acho que no momento vivemos um empate", diz Martin. "O que precisamos églobo pixbetmais amostras para um estudo aprofundado".

Uma prova cabal seria ver os animais nadando na lama, mas, segundo Danovaro, o tamanho pequeno dos loriciferas e a dificuldade para alcançar seu ambiente dificulta esse tipoglobo pixbetobservação.

"O animal tem um décimoglobo pixbetmilímetro, o que exige um sistema especial, porque assim que você o colocaglobo pixbetum microscópio, ele morre", diz. "A princípio, você pode extrair seu DNA, que é com o que estamos trabalhando agora, mas alguém ainda poderia dizer 'bem, esse animal está morto'. É um longo caminho para conseguir a confirmação final, mas estamos muito otimistas".

globo pixbet Leia a versão original desta reportagem globo pixbet (em inglês) no site da BBC Future globo pixbet .