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Enfrentando condições de fome e estresse, algumas bactérias entram em um estado adormecido no qual os processos vitais param. Desligar em uma profunda dormência permite que essas células, chamadas esporos, suportem extremos punitivos de calor, pressão e até mesmo as duras condições do espaço sideral.
Eventualmente, quando as condições se tornam favoráveis, os esporos que podem estar adormecidos por anos podem acordar em minutos e voltar à vida.
Os esporos acordam reidratando e reiniciando seu metabolismo e fisiologia. Mas até agora os cientistas não sabiam se os esporos podem monitorar seu ambiente “durante o sono” sem acordar. Em particular, não se sabia como os esporos lidam com vagos sinais ambientais que não indicam condições claramente favoráveis. Os esporos simplesmente ignorariam essas condições mistas ou tomariam nota?
Biólogos da Universidade da Califórnia em San Diego resolveram esse mistério em um novo estudo publicado na revista Ciência. Pesquisadores da Escola de Ciências Biológicas descobriram que os esporos têm uma capacidade extraordinária de avaliar o ambiente circundante enquanto permanecem em um estado fisiologicamente morto. Eles descobriram que os esporos usam energia eletroquímica armazenada, agindo como um capacitor, para determinar se as condições são adequadas para um retorno à vida normal de funcionamento.
“Este trabalho muda a maneira como pensamos sobre os esporos, que eram considerados objetos inertes”, disse Gürol Süel, professor do Departamento de Biologia Molecular. “Mostramos que células em estado profundamente adormecido têm a capacidade de processar informações. Descobrimos que os esporos podem liberar sua energia potencial eletroquímica armazenada para realizar uma computação sobre seu ambiente sem a necessidade de atividade metabólica”.
Muitas espécies bacterianas formam esporos – células parcialmente desidratadas cercadas por uma capa protetora resiliente – como uma estratégia de sobrevivência que permite que permaneçam adormecidas por milhares de anos. Uma capacidade tão notável os torna uma ameaça na forma de antraz bacteriano, bem como um risco de contaminação na medicina e na indústria alimentícia.
Süel e seus colegas testaram se Bacillus subtilis os esporos podiam sentir sinais ambientais de curta duração que não eram fortes o suficiente para desencadear um retorno à vida. Eles descobriram que os esporos eram capazes de contar entradas tão pequenas e, se a soma atingisse um certo limite, eles decidiriam sair do estado inativo e retomar a atividade biológica.
Desenvolvendo um modelo matemático para ajudar a explicar o processo, os pesquisadores descobriram que os esporos usam um mecanismo conhecido como integrar e disparar, baseado em fluxos de íons de potássio para avaliar o ambiente circundante. Eles descobriram que os esporos respondiam mesmo a sinais favoráveis de curta duração que não eram suficientes para desencadear uma saída da dormência. Em vez de acordar, os esporos liberavam parte de seu potássio armazenado em resposta a cada pequena entrada e, em seguida, somavam sinais favoráveis consecutivos para determinar se as condições eram adequadas para a saída. Essa estratégia de processamento de sinal cumulativo pode revelar se as condições externas são realmente favoráveis e impede que os esporos “pulem a arma” em um mundo de condições desfavoráveis.
“A forma como os esporos processam a informação é semelhante à forma como os neurônios operam em nosso cérebro”, disse Süel. “Em ambas as bactérias e neurônios, pequenas e pequenas entradas são somadas ao longo do tempo para determinar se um limiar foi atingido. Ao atingir o limiar, os esporos iniciam seu retorno à vida, enquanto os neurônios disparam um potencial de ação para se comunicar com outros neurônios.” Curiosamente, os esporos podem realizar essa integração de sinal sem exigir nenhuma energia metabólica, enquanto os neurônios estão entre as células mais dependentes de energia em nossos corpos.
Os pesquisadores acreditam que as novas informações sobre esporos reformulam ideias populares sobre células em estados extremamente adormecidos que parecem mortas. Tais descobertas têm implicações para avaliar a vida em objetos como meteoros, bem como missões espaciais em busca de evidências de vida.
“Este trabalho sugere maneiras alternativas de lidar com a ameaça potencial representada por esporos patogênicos e tem implicações sobre o que esperar da vida extraterrestre”, disse Süel, que mantém afiliações com o San Diego Center for Systems Biology, BioCircuits Institute e Center for Microbiome Innovation. . “Se os cientistas encontrarem vida em Marte ou Vênus, é provável que esteja em estado adormecido e agora sabemos que uma forma de vida que parece completamente inerte ainda pode ser capaz de pensar em seus próximos passos”.
Vídeo: https://youtu.be/aNTxOFjFcUs
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade da Califórnia – San Diego. Original escrito por Mario Aguilera. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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