Hoje foi divulgada notícia da descoberta de uma espécie de bactéria que depende de arsênico, mas não de fósforo, para sobreviver.

Bactéria que come arsênico abre nova perspectiva para vida fora da Terra – Carlos Orsi (estadão.com.br)

Sinais de que uma bactéria é capaz de substituir o nutriente essencial fósforo por arsênico – um elemento tóxico para a maioria das formas de vida conhecidas – expande o horizonte para a busca de vida fora da Terra, anunciam os cientistas que assinam pesquisa descrita no serviço online da revista Science, o Science Express.

Todas as formas de vida conhecidas até hoje – plantas, animais e micro-organismos – dependem de seis elementos químicos para construir as moléculas que compõem seus corpos: oxigênio, hidrogênio, carbono, fósforo, enxofre e nitrogênio.¹ A bactéria descoberta pela equipe de cientistas liderada por  Felisa Wolfe-Simon, da Pesquisa Geológica dos Estados Unidos, seria a primeira exceção conhecida à regra.

Não se trata de uma exceção trivial: o fósforo faz parte da estrutura do DNA e é um componente do ATP, a molécula usada para transportar energia no metabolismo celular.

Batizado de GFAJ-1, o novo organismo foi encontrado em sedimentos do Lago Mono, da Califórnia. O lago é extremamente salgado e conta com níveis elevados de arsênico, um elemento que fica logo abaixo do fósforo na Tabela Periódica (As = arsênico; P = fósforo).

“A vida como a conhecemos requer alguns elementos químicos em particular e exclui outros”, disse, em nota divulgada pela Universidade Estadual do Arizona, um dos coautores do estudo,  Ariel Anbar. “Mas seriam essas as únicas opções? Como a vida poderia ser diferente?” Um dos princípios da busca por vida em outros planetas, acrescenta Anbar, é que os cientistas devem “seguir os elementos”. “O estudo mostra que temos de pensar melhor em que elementos seguir”, acredita.

A ideia de que arsênico poderia substituir fósforo já havia sido apresentada por Felisa, Anbar e por Paul Davies – que também assina o artigo na Science Express – em trabalho publicado em 2009 no International Journal of Astrobiology.

“Nós não apenas sugerimos que sistemas bioquímicos análogos aos conhecidos hoje poderiam usar arseniato (composto de arsênico e oxigênio) no papel equivalente do fosfato”, diz Felisa. “Mas também que esses organismos poderiam ter evoluído na Terra antiga e persistir em ambientes incomuns até hoje”. A pesquisa foi feita em parceria com a Nasa. O anúncio de que a Science desta semana traria um artigo patrocinado pela agência espacial sobre astrobiologia – a ciência que explora as possibilidades de vida fora da Terra – causou uma onda de boatos na internet, sobre a possível descoberta de alienígenas.

A descoberta

Depois de recolher lama do fundo do Lago Mono – que é três vezes mais salgado do que o oceano – os pesquisadores passaram a cultivar, em laboratório, os micróbios extraídos dali, usando uma dieta onde entravam doses crescentes de arsênico. A taxa de arsênico em relação a fósforo no meio de cultura foi sendo ampliada paulatinamente, com a transferência de populações de bactérias para meios cada vez mais pobres no elemento tradicional da vida e cada vez mais ricas no material tóxico, até um ponto onde qualquer bactéria que ainda estivesse produzindo DNA, ATP e outras moléculas que dependem de fósforo fosse forçada a usar arsênico no lugar – ou morrer.

Quando o microscópio revelou que havia micróbios vivos mesmo no meio de cultura mais concentrado, uma série de análises delicadas foi realizada para determinar se o arsênico estava mesmo sendo utilizado como “material de construção” pelas bactérias. Os testes revelaram que o arsênico estava realmente dentro das células. Depois, com o uso de material radiativo baseado em arsênico, os cientistas conseguiram encontrar sinais do elemento em fragmentos de moléculas de proteína, gordura e material genético. Aprofundando a análise, a equipe determinou a presença de arsênico no DNA purificado das bactérias. Testes com raios X de alta intensidade indicaram que o arsênico presente ali estaria cumprindo uma função química, dentro da molécula de DNA, análoga à do fósforo.

Davies, um físico que vem se especializando na questão da busca por vida extraterrestre, acredita que o micróbio GFAJ-1 é apenas “a ponta do iceberg”. “Isso tem o potencial de abrir um novo domínio na microbiologia”, disse ele, também por meio de nota. Felisa acrescenta: “Se uma coisa na Terra pode fazer algo tão inesperado, o que mais a vida pode fazer que não vimos ainda?”

Outros cientistas, no entanto, preferem manter cautela e esperar por mais provas de que a bactéria faz tudo o que seus descobridores alegam. Ouvido pela revista Science, o microbiólogo Robert Gunsalus, da Universidade da Califórnia, afirma que “ainda há muito a fazer antes de pôr esse micróbio no mapa da biologia”.

Considerando-se que o arsênico localiza-se na tabela periódica logo abaixo do átomo de fósforo, isso significa que a substituição de um pelo outro poderia permitir a formação de moléculas análogas, tendo arsênico substituindo o fósforo. Assim, poderíamos pensar em moléculas de DNA e RNA tendo arsênico no lugar de fósforo? Ou arsenolipídios em vez de fosfolipídios?

Arsênico é altamente tóxico para humanos, mas somente na forma inorgânica. As principais formas tóxicas de arsênico são trióxido de arsênico, arsenito de sódio, tricloreto de arsênico e pentóxido de arsênico. Na forma de compostos organo-arsênicos, o elemento se torna praticamente inócuo: ácido arsanílico, ácido metilarsônico e arsenobetaína. O arsênico se encontra principalmente no solo e no ambiente marinho, neste último ambiente se encontra associado a animais marinhos e algas. Destes últimos organismos, vários productos naturais contém átomos de arsênico. A conferir.

Nota

1. Esta é uma definição bastante simplista mas que, no geral, está correta, pois a grande maioria das moléculas dos seres vivos são constituídas por estes seis elementos. Mas vários outros átomos também são essenciais, como ferro, manganês, cobalto e cobre, por exemplo.

Edmonds, J., Francesconi, K., & Stick, R. (1993). Arsenic compounds from marine organisms Natural Product Reports, 10 (4) DOI: 10.1039/NP9931000421

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