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Na Antártica existe um pequeno lago que é tão salgado que permanece sem gelo durante todo o ano, embora as temperaturas possam cair para -20°C no inverno. Archaea, um tipo único de microrganismo unicelular, prospera neste ambiente extremamente frio.
Os microbiologistas da Universidade de Tecnologia de Sydney (UTS), Yan Liao, e o professor associado Ian Dugin, do Instituto Australiano de Microbiologia e Infecção, estão estudando como essas formas de vida simples e antigas crescem e sobrevivem.
Archaea são uma das três linhagens de vida, junto com bactérias e eucariotos (organismos cujas células possuem um núcleo ligado a uma membrana, incluindo plantas e animais). “Eles estão muito difundidos e desempenham um papel crucial na manutenção dos ecossistemas da Terra”, diz Liao.
Um novo estudo publicado na Nature Communications, liderado por Liao e Joshua Hamm do Instituto Real Holandês de Investigação Marinha, mostra pela primeira vez que algumas destas archaea se comportam como predadores parasitas que matam rapidamente os seus hospedeiros.
“Eles são menos estudados e compreendidos do que outras linhagens. No entanto, archaea fornecem pistas sobre a evolução da vida na Terra, bem como sobre como a vida existe em outros planetas. Sua bioquímica única também tem aplicações promissoras em biotecnologia e bioprocessamento”, explicam.
“Descobriu-se que eles prosperam em fontes termais altamente ácidas e ferventes, em fontes hidrotermais profundas com temperaturas bem acima de 100 graus Celsius, em águas hipersalinas como o Mar Morto, bem como na Antártida”, destaca Liao.
Atividade semelhante à de alguns vírus
As archaea usadas no estudo foram coletadas de um lago frio e hipersalino profundo na Antártica pelo professor Riccardo Caviccioli, um dos autores seniores da Universidade de Nova Gales do Sul, em Sydney, que inicialmente liderou este projeto. Liao e o professor assistente Dugen também viajaram para lagos salgados rosa australianos para coletar arquéias.
Dentro das archaea, existe um grupo denominado DPANN archaea que é muito menor que outros, com genomas muito pequenos e capacidades metabólicas limitadas. O estudo revela que eles dependem dos micróbios hospedeiros, outras arquéias, para sobreviver.
“Esta é a primeira vez que um comportamento tão agressivo foi observado em archaea. Em muitos aspectos, a atividade assemelha-se à de alguns vírus, o que nos leva a reavaliar o seu papel ecológico no ambiente antártico.”
Muito poucas archaea DPANN foram cultivadas em laboratório, e Liao e seus colegas desenvolveram novas técnicas, incluindo coloração de amostras exclusivas, microscopia de fluorescência ao vivo e microscopia eletrônica, para visualizar o interior das células hospedeiras e acompanhar as interações entre DPANN archaea e seus hospedeiros. .
Liao coloriu o hospedeiro, uma archaea chamada Halorubrum lacusprofundi, e a archaea parasita DPANN Candidatus Nanohaloarchaeum antarcticus, com corantes não citotóxicos que brilham em cores diferentes quando expostos à luz laser.
“Isso nos permitiu observar organismos juntos por longos períodos e identificar as células pela cor. Vimos que os parasitas DPANN se ligam uns aos outros e então parecem se mover dentro da célula hospedeira, fazendo com que a célula hospedeira se lise ou exploda.”
O professor associado Dogen diz que os predadores são atores importantes nos ecossistemas porque, quando matam os seus hospedeiros, não só se alimentam, mas também disponibilizam os restos das células hospedeiras para outros organismos se alimentarem.
“Isso permite que outros micróbios cresçam e evita que o organismo hospedeiro acumule nutrientes. As archaea DPANN que estudamos parecem desempenhar um papel mais importante nos ecossistemas do que se pensava anteriormente. Isso revela que o estilo de vida parasitário ou infeccioso dessas archaea pode ser comum.”
Liao diz que sua pesquisa futura visa explorar archaea para aplicações biomédicas e biotecnológicas. Embora não tenha sido comprovado que essas bactérias causem doenças, elas podem ter impacto na saúde. As Archaea também são responsáveis pelas emissões de metano provenientes do gado, pelo que um maior conhecimento do estilo de vida das Archaea poderia ser útil no combate às alterações climáticas.
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