esporos

Uma das grandes teorias sobre a origem da vida na Terra é a da “panspermia”. Baseia-se na hipótese de microorganismos terem sido trazidos até à Terra desde outro planeta, por meio de asteróides/meteoritos. Mas será que há microorganismos capazes de sobreviver a uma viagem espacial?

Para responder a essa questão, diversas experiências científicas têm sido desenvolvidas ao longo dos anos. Uma das mais recentes foi o projecto EXPOSE, da Agência Espacial Europeia (ESA). Este expôs mais de 40 espécies de bactérias e fungos ao exterior da estação espacial internacional (ISS). Testou então se estes micróbios eram resistentes à radiação, temperatura e vácuo do espaço.

As amostras, estiveram no espaço durante cerca de 6 meses, e voltaram para a Terra, para serem analisadas em laboratório. Descobriram vários microrganismos que voltaram intactos! Mas como?

No video acima: cosmonautas a montarem a plataforma EXPOSE-R2 no exterior da Estação Espacial Internacional (EEI, ou ISS em inglês).

Qual é o segredo para sobreviver no espaço?

O espaço é extremamente seco (em vácuo, sem atmosfera) e com doses elevadíssimas de radiação ionizante. Estas condições são altamente prejudiciais às células. Pois causam danos irreparáveis causados ao nível da membrana celular, do ADN e das proteínas. Assim, para viajar no espaço, um microorganismo deverá conseguir proteger-se das temperaturas extremas (tanto frio como calor), da dissecação/desidratação, e da radiação.

Recentemente, o mundo descobriu os Tardígrados. Animais microscópicos capazes de atingir desidratação total e paragem da atividade metabólica. Estes são capazes de sobreviver durante anos num estado dormente, e são também capazes de resistir a radiação. Por isso, muitos acreditam que possam sobreviver uma viagem espacial. Embora impressionantes, a estratégia usada por estes pequenos “ursos de água” é rara no mundo microscópico. Há, contudo, uma outra estratégia muito mais comum – a formação de esporos.

O que são esporos?

De forma geral, os esporos podem ser considerados tipos de células dormentes de estrutura resistente. Há uma ampla variedade de microorganismos capazes de formar esporos. E estes podem ser formados de diversas formas, dependendo do organismo em questão.

No ciclo de vida de um fungo como o bolor Aspergillus niger, por exemplo, os esporos são usados como “sementes”. Este fungo é um microorganismo multicelular, que, quando chega ao estado “adulto”, forma esporos como forma de reprodução. Estes esporos são então facilmente dispersos pelo ar e a sua estrutura mantém-nos viáveis por muito tempo. Por outro lado, a bactéria Bacillus subtilis forma esporos como resposta a condições de stress. Neste caso, a formação de esporos acontece quando a bactéria detecta falta de nutrientes.

“Cabeça” do fungo (bolor) Aspergillus niger com os esporos (esquerda) e esporo da bactéria Bacillus subtilis (direita). De: Dr. Nick Read e de Nagler et al 2016.

Bacillus subtilis é um microorganismo unicelular, pelo que esta bactéria alterna entre a forma vegetativa (i.e. normal, metabolicamente activa) e o esporo (dormente, e metabolicamente inativo). Isto faz com que os esporos se possam manter como tal durante tempo indefinido. Isto é, até detectarem um ambiente favorável – como a presença de água e nutrientes – onde germinam e voltam à sua forma “normal”.

Para imagens ao vivo (pelo microscópio) da formação de esporos pela bactéria Bacillus subtilis clicar aqui

Como é que os esporos são tão resistentes?

A resistência dos esporos é geralmente devida a uma complexa estrutura em “camadas” da parede celular. Estas camadas atuam como barreiras físicas ao stress exterior. Tal como as várias camadas de roupa que usamos num dia de inverno. Sem um casaco estamos mais expostos e arriscamo-nos a ficar doentes. Mas nús, simplesmente não aguentaríamos o frio. Assim, uma célula vegetativa (“normal”) estaria nua. Ao invés, um esporo, não só teria várias camadas de roupa como também um casaco quentinho e impermeável.

Diferentes esporos (dos diferentes microorganismos) contam com “tipos de roupa” diferentes, e uns terão roupa de melhor qualidade do que outros. Tudo isto influencia a sua capacidade de resistir a condições adversas – sendo elas esterilização ou o ambiente do espaço. Para já, o recorde de sobrevivência no espaço é dos esporos de Bacillus subtilis. Estes foram testados numa experiência científica dos anos 90, sendo capazes de resistir ao vácuo e radiação no exterior da Estação Espacial Internacional durante 6 anos! Mais aqui.

Secção transversal de um esporo da bactéria Bacillus subtilis mostrando as várias camadas que o torna resistente a condições extremas. Adaptado de: McKenney et al 2012

É possível os esporos apanharem boleia num asteróide?

Hipoteticamente, sim. Mas ainda não há confirmação de que algo parecido tenha alguma vez acontecido. O mais importante é ter consciência de que o planeta Terra não está “isolado”. Mas sim num sistema solar, numa galáxia, num Universo. Assim, qualquer objecto que viaje entre planetas – quer um asteróide a deambular pelo espaço, ou uma nave espacial com um destino específico – leva material do sítio de origem consigo. Por isso há medidas de proteção planetária aplicadas às diversas missões de exploração espacial.

Muitos acreditam na hipótese de esporos de microorganismos marcianos (agora provavelmente extintos) terem vindo parar à Terra. De facto, o planeta vermelho tem uma história geológica parecida com a da Terra, mas desfasada no tempo. Isto é, ao olharmos para Marte agora, estaremos a olhar para o futuro da Terra. Assim como se olharmos para a Terra agora, estaremos a olhar para um passado de Marte. Não exatamente igual, mas com suficiente evidência para pensar que os dois planetas possam também ter tido uma história de vida, evolutiva, parecida.

Se a vida na Terra começou com esporos? Não sabemos. Talvez nunca venhamos a saber. Se esses esporos vieram de Marte, ou de qualquer outro sítio, há muitos milhões de anos atrás? É também uma questão a ser investigada. 

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Marta Filipa Cortesão é Mestre em Biologia Molecular e Celular pela Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP). Em Abril de 2017 iniciou o doutoramento em Microbiologia do Espaço, no Centro Aeroespacial Alemão (DLR), em Colónia (Alemanha). Estuda a sobrevivência e a adaptação de microrganismos (bactérias e fungos) tanto em ambientes extremos, como o do Espaço exterior (para lá da atmosfera Terrestre onde existe vácuo e diferentes tipos de radiação ionizante), como em ambientes de voo espacial (estes mais amenos, dentro das próprias naves espaciais onde vivem os astronautas). Entre diversas colaborações, destacam-se o laboratório de Proteção Planetária da NASA Jet Propulsion Laboratory (Caltech), o BioServe Space Technologies na Universidade do Colorado (CU Boulder), onde esteve como cientista convidada, e também na Universidade Técnica de Berlim, e no Instituto Nacional de Ciências Radiológicas (NIRS) no Japão. De salientar também a atribuição do prémio Women in Aerospace Europe (WIA-E) 2018, que apoia jovens profissionais talentosos na apresentação do seu trabalho em contexto internacional. Um dos principais projectos em que está envolvida é o “Biofilm in Space”, financiado pela NASA, que consiste numa experiência científica a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS em inglês), para estudar a expressão de genes e a formação de biofilmes em ambiente de voo espacial.