Antigos microorganismos da Antártida são predadores agressivos

Na Antártida existe um pequeno lago que é tão salgado que se mantém sem gelo durante todo o ano, apesar das temperaturas tão baixas como -20 °C no inverno. As arqueias, um tipo único de microrganismo unicelular, desenvolvem-se neste ambiente extremamente frio.

Os microbiologistas da Universidade de Tecnologia de Sydney (UTS), Yan Liao e o Professor Associado Iain Duggin, do Instituto Australiano de Microbiologia e Infeção, têm estado a estudar a forma como estas formas de vida simples e antigas crescem e sobrevivem.

” A arqueia é uma das três linhagens de vida, juntamente com as bactérias e os eucariotas (organismos cujas células têm um núcleo ligado a uma membrana, incluindo plantas e animais). Estão muito disseminadas e desempenham um papel crucial na manutenção dos ecossistemas da Terra”, afirma Liao.

Um novo estudo publicado na revista Nature Communications, liderado por Liao e Joshua Hamm do Instituto Real Holandês de Investigação do Mar, mostra pela primeira vez que algumas destas arqueias se comportam como predadores parasitas que matam rapidamente os seus hospedeiros.

“São menos estudadas e compreendidas do que as outras linhagens. No entanto, as arqueias fornecem pistas sobre a evolução da vida na Terra, bem como sobre a forma como a vida pode existir noutros planetas. A sua bioquímica única também tem aplicações promissoras na biotecnologia e na biorremediação”, explicam.

“Foram encontradas a prosperar em fontes termais muito ácidas e ferventes, em fontes hidrotermais de águas profundas a temperaturas muito superiores a 100 graus Celsius, em águas hipersalinas como o Mar Morto, bem como na Antártida”, sublinha Liao.

Atividade semelhante à de alguns vírus

As arqueias utilizadas no estudo foram recolhidas no Lago Profundo, frio e hipersalino, na Antártida, pelo Professor Ricardo Cavicchioli, um autor sénior da UNSW Sydney, que inicialmente liderou este projeto. Liao e o Professor Associado Duggin também viajaram para lagos de sal rosa australianos para recolher arqueias.

Dentro das arqueias, há um grupo chamado DPANN arqueias que são muito mais pequenas do que outras, com genomas muito pequenos e capacidades metabólicas limitadas. O estudo revela que dependem de micróbios hospedeiros, nomeadamente de outras arqueias, para sobreviver.

“Esta é a primeira vez que se observa um comportamento tão agressivo nas arqueias. Em muitos aspetos, a atividade é semelhante à de alguns vírus. Isto leva-nos a reavaliar o seu papel ecológico no ambiente antártico”, revela Hamm.

Muito poucas arqueias DPANN foram cultivadas em laboratório, e Liao e os seus colegas desenvolveram novas técnicas, incluindo uma coloração única das amostras, microscopia de fluorescência em direto e microscopia eletrónica, para visualizar as partes internas das células hospedeiras e seguir as interações entre as arqueias DPANN e os seus hospedeiros.

Liao coloriu o hospedeiro, uma arqueia chamada Halorubrum lacusprofundi, e a arqueia parasita DPANN Candidatus Nanohaloarchaeum antarcticus, com corantes não citotóxicos que brilham com cores diferentes quando expostos à luz laser.

“Isto permitiu-nos observar os organismos juntos durante longos períodos e identificar as células pela cor. Vimos que os parasitas DPANN se fixaram e depois parecem mover-se para a célula hospedeira, levando à lise da célula hospedeira ou à sua explosão”, explica.

O Professor Associado Duggin diz que os predadores são atores importantes nos ecossistemas porque, quando matam os seus hospedeiros, não só se alimentam a si próprios como também disponibilizam os restos das células hospedeiras para outros organismos se alimentarem.

“Isto permite o crescimento de outros micróbios e evita que o organismo hospedeiro acumule nutrientes. As arqueias DPANN que investigámos parecem desempenhar um papel muito mais significativo nos ecossistemas do que se pensava. Um estilo de vida parasitário ou infecioso destas arqueias pode ser comum”, revela.

Liao afirma que a sua investigação futura tem como objetivo explorar as arqueias para aplicações biomédicas e biotecnológicas. Embora não se tenha descoberto que estas bactérias causam doenças, podem ter impacto no bem-estar. As arqueias são também responsáveis pelas emissões de metano do gado, pelo que um maior conhecimento do estilo de vida das arqueias poderá ser útil para combater as alterações climáticas.