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Sexta Selvagem: Conan a bactéria

por Piter Kehoma Boll

A maioria das pessoas concordaria que 2016 foi um ano difícil. Então vamos tentar fazer 2017 melhor começando-o com uma espécie durona na Sexta Selvagem, na verdade uma das mais duronas de todas: Conan a bactéria, ou Deinococcus radiodurans.

Um parente da Taq, Conan a bactéria é uma bactéria consideravelmente grande, medindo 1.5 a 3.5 µm de diâmetro e geralmente formando grupos de quatro organismos presos entre si, uma formação conhecida como tétrade. Ela é uma bactéria extremófila, capaz de resistir a ambientes bem inóspitos. Na verdade, Conan a bactéria é um dos organismos mais resistentes à radiação conhecidos até o momento e também pode resistir a extremos de frio, desidratação, vácuo e ácido. Seu nome popular foi baseado no personagem Conan o bárbaro.

deinococcus_radiodurans

Uma tétrade de Deinococcus radiodurans.

Conan a bactéria foi descoberta em 1956 durante um experimento que tentou esterilizar comida enlatada usando altas doses de radiação. Uma bactéria sobreviveu às altas doses de radiação gama e foi identificada como uma espécie nova.

Mais tarde, um grupo de cientistas sugeriu que o alto grau de radiorresistência era uma adaptação ao ambiente marciano, de forma que essa poderia ser uma bactéria alienígena! Mas isso na verdade é besteira. Conan a bactéria não tem nada significativamente diferente de outras formas de vida na Terra, mas como tal resistência à radiação evoluiu? A radiação de fundo na Terra é muito fraca, de forma que isso não poderia ter surgido por seleção natural.

Os resultados de alguns experimentos publicados em 1996 revelaram que linhagens de D. radiodurans que são suscetíveis à dessecação também são suscetíveis à radiação. Assim, a explicação mais provável é que a alta resistência à radiação é simplesmente um efeito colateral da resistência à dessecação, uma condição muito mais comum no ambiente da bactéria.

O mecanismo que permite Conan a bactéria suportar a radiação é muito complexo, mas inclui a habilidade de reconstruir sequências de DNA de fragmentos, o que é auxiliado pelo fato de cada célula conter quatro cópias do cromossomo bacteriano, de forma que uma sequência parcialmente danificada pode servir de modelo para reparar outra sequência parcialmente danificada.

Nossos camaradinhas minúsculos são sempre cheios de surpresas incríveis!

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Referências:

Mattimore, V., & Battista, J. (1996). Radioresistance of Deinococcus radiodurans: functions necessary to survive ionizing radiation are also necessary to survive prolonged desiccation. Journal of Bacteriology, 178 (3), 633-637 DOI: 10.1128/jb.178.3.633-637.1996

Wikipedia. Deinococcus radiodurans. Available at <https://en.wikipedia.org/wiki/Deinococcus_radiodurans&gt;. Access on January 2, 2017.

Zahradka, K., Slade, D., Bailone, A., Sommer, S., Averbeck, D., Petranovic, M., Lindner, A., & Radman, M. (2006). Reassembly of shattered chromosomes in Deinococcus radiodurans Nature DOI: 10.1038/nature05160

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Sexta Selvagem: Geleia-de-bruxa

por Piter Kehoma Boll

Quantas pessoas será que podem dizer que têm uma bactéria que lhes lembre da infância? Bom, pelo menos eu posso dizer que tenho.

Quando eu era criança e comecei a conhecer sobre o incrível mundo dos seres vivos que enchem nosso planeta, eu passava a maior parte do tempo do lado de fora olhando em cada cantinho do quintal e das matas próximas em busca de formas de vida interessantes. E uma que sempre chamou minha atenção era uma estranha massa gelatinosa verde-amarronzada que aparecia no chão na estação chuvosa.

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Você já encontrou algo assim no chão? Foto do usuário do flickr gailhampshire.*

De início pensei ser algum tipo de alga verde, mas não fui capaz de identificar a espécie. Muitos anos depois eu finalmente descobri o que é, uma colônia de cianobactérias chamada Nostoc commune e comumente conhecida como gelatina-das-estrelas, manteiga-de-bruxa, geleia-de-bruxa, entre outros. Ela é  encontrada no mundo inteiro, dos trópicos até  as regiões polares.

Como em outras cianobactérias, a geleia-de-bruxa é formada por uma colônia de organismos unicelulares conectados em cadeia. Estas estão mergulhadas numa matriz gelatinosa de polissacarídeos que dá à colônia sua aparência gelatinosa.

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Cadeias de Nostoc commune na matriz de polissacarídeos vistas sob o microscópio. Foto de Kristian Peters.**

Durante períodos secos, as colônias da geleia-de-bruxa dessecam e se tornam uma camada fina inconspícua no solo. Elas podem permanecer neste estado por décadas, talvez séculos, até que as condições ideais retornem.

Em alguns lugares, especialmente no Sudeste da Ásia, a geleia-de-bruxa é consumida como alimento, sendo um alimento tradicional no Ano Novo Lunar Chinês.

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Referências:

Lipman, C. (1941). The Successful Revival of Nostoc commune from a Herbarium Specimen Eighty- Seven Years Old Bulletin of the Torrey Botanical Club, 68 (9) DOI: 10.2307/2481755

Tamaru, Y., Takani, Y., Yoshida, T., & Sakamoto, T. (2005). Crucial Role of Extracellular Polysaccharides in Desiccation and Freezing Tolerance in the Terrestrial Cyanobacterium Nostoc commune Applied and Environmental Microbiology, 71 (11), 7327-7333 DOI: 10.1128/AEM.71.11.7327-7333.2005

Wikipedia. Nostoc commune. Disponível em: < https://en.wikipedia.org/wiki/Nostoc_commune >. Acesso em 19 de setembro de 2016.

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*Creative Commons License
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Bactérias fodonas estão se dando bem na sua máquina de lavar

por Piter Kehoma Boll

Você provavelmente ouviu falar de bactérias (e arqueias) que vivem em ambientes extremos na Terra, como fontes termais ou algos de salinidade elevada, onde a maior parte das formas de vida morreria horrivelmente em poucos segundos. Nós geralmente pensamos nestes lugares  como existindo em alguma localidade remota, no fundo do mar ou em áreas protegidas longe da civilização.

Mas graças à tecnologia humana este tipo de ambiente está agora disponível em nossas próprias casas, em nossos lava-louças, máquinas de lavar e aquecedores de água.

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Buchnera, um gênero de bactérias encontrado no intestino de pulgões (vistas como vários círculos manchados dentro da célula intestinal aqui) foi encontrado em ambientes de temperaturas extremas em residências. Foto de J. White e N. Moran.*

Em um estudo recente publicado na PeerJ, um grupo de cientistas examinou a comunidade de microrganismos vivendo em vários ambientes caseiros e descobriu que muitas espécies proliferam em ambientes com altas temperaturas, pH extremo e concentrações extremas de certos compostos químicos.

Alguns achados foram bem incomuns… Por exemplo, uma bactéria encontrada em lugares de temperaturas extremas foi Buchnera, um gênero geralmente associado com o intestino de pulgões.

Você pode ler o artigo completo aqui.

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Referência:

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Sexta Selvagem: Taq

por Piter Kehoma Boll

É hora de começarmos a olhar para as pequeninas criaturinhas vivendo conosco neste mundo. Não apresentamos nenhuma bactéria ainda, então aqui vem a primeira, a magnífica Taq!

Taq é uma abreviatura de Thermus aquaticus, o nome científico da bactéria. Ela foi inicialmente descoberta em fontes termais do Parque Nacional de Yellowstone, nos EUA, mas certamente ninguém imaginaria como ela impactaria a ciência como um todo.

O Great Fountain Geyser no Parque Nacional de Yellowstone está localizado perto do local onde a Taq foi inicialmente encontrada. Foto de Paul Kordwig.*

O Great Fountain Geyser no Parque Nacional de Yellowstone está localizado perto do local onde a Taq foi inicialmente encontrada. Foto de Paul Kordwig.*

Geralmente possuindo um formato de pequeno bastão com menos de 1µm de diâmetro e até 10 µm de comprimento, a Taq pode atingir mais de 200 µm de comprimento quando adquire um formato de filamento. Vivendo em fontes termais no mundo todo, ela prolifera a cerca de 70°C. Ela produz seu próprio alimento via quimiossíntese ao oxidar elementos inorgânicos do ambiente, mas também pode se associar a cianobactérias vivendo no mesmo habitat para obter alimento de sua fotossíntese.

Taq sob o microscópio. A escala corresponde a 1µm. Foto de Diane Montpetit.

Taq sob o microscópio. A escala corresponde a 1µm. Foto de Diane Montpetit.

Mas que impacto ela teve na ciência? Bem, por viver em temperaturas tão altas, as proteínas da Taqq precisam de temperaturas mais altas para desnaturar, assim elas são úteis para realizar processos bioquímicos em altas temperaturas, tal como amplificação de DNA.

A PCR (sigla em inglês para Reação em Cadeia da Polimerase) é um processo usado para amplificar segmentos curtos do DNA de um organismo. Ela precisa ser realizada em temperaturas elevadas de maneira a desnaturar a cadeia de DNA de forma que os primers possam se alinhar. Primers são fragmentos de DNA modificado muito curtos que determinam o início e o fim dos segmentos que se quer amplificar. Amplificar um segmento de DNA significa produzir uma grande quantidade de cópias desse segmento. O problema em PCRs mais antigas é que as temperaturas altas necessárias para desnaturar o DNA também desnaturam a enzima que produz as cópias, chamada de DNA polimerase. Como resultado, havia a necessidade de adicionar a enzima ao final de cada ciclo de desnaturação termal. A DNA polimerase da Taq, chamada de Taq polimerase, pode resistir às altas temperaturas da desnaturação, de forma que ela só precisa ser adicionada uma vez.

Graças à Taq polimerase, a amplificação de DNA se tornou um processo muito mais eficiente, acelerando pesquisas em biologia molecular.

Às vezes a revolução começa com as coisas mais pequeninas.

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Referências:

Brock, T. D. 1997. The value of basic research: discovery of Thermus aquaticus and other extreme thermophiles. Genetics, 146(4): 1207-1210.

Wikipedia. Thermus aquaticuss. Disponível em: <https://en.wikipedia.org/wiki/Thermus_aquaticus&gt;. Acesso em 21 de janeiro de 2016.

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