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Na Antártida há um pequeno lago, chamado Deep Lake, que é tão salgado que permanece sem gelo o ano todo, apesar das temperaturas tão baixas quanto -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), Dr. Yan Liao, e o professor associado Iain Duggin, do Instituto Australiano de Microbiologia e Infecção, têm estudado como essas formas de vida simples e antigas crescem e sobrevivem.
“Archaea é uma das três linhagens de vida, junto com Bacteria e Eukarya (organismos cujas células têm um núcleo ligado a membrana, incluindo plantas e animais). Elas são amplamente disseminadas e desempenham um papel crucial no suporte dos ecossistemas da Terra”, disse o Dr. Liao.
Um novo estudo publicado em Comunicações da Naturezaliderado pelo Dr. Liao e pelo Dr. Joshua Hamm do Instituto Real Holandês de Pesquisa Marinha, mostra pela primeira vez que algumas dessas arqueias se comportam como predadores parasitas que matam seus hospedeiros rapidamente.
“Eles são menos estudados e compreendidos do que as outras linhagens. No entanto, as arqueias fornecem pistas sobre a evolução da vida na Terra, bem como sobre como a vida pode existir em outros planetas. Sua bioquímica única também contém aplicações promissoras em biotecnologia e biorremediação.
“Eles foram encontrados prosperando em fontes termais ferventes muito ácidas, fontes hidrotermais profundas em temperaturas bem acima de 100 graus Celsius, em águas hipersalinas como o Mar Morto, bem como na Antártida”, disse o Dr. Liao.
As arqueias usadas no estudo foram coletadas do frio e hipersalino Deep Lake na Antártida pelo Professor Ricardo Cavicchioli, um autor sênior da UNSW Sydney, que inicialmente liderou este projeto. O Dr. Liao e o Professor Associado Duggin também viajaram para lagos de sal rosa australianos para coletar arqueias.
Dentro das arqueias, há um grupo chamado arqueias DPANN que são muito menores do que outras arqueias, com genomas muito pequenos e capacidades metabólicas limitadas. O estudo revela que elas dependem de micróbios hospedeiros, particularmente outras arqueias, para sobreviver.
“Esta é a primeira vez que tal comportamento agressivo foi observado em arqueias. De muitas maneiras, a atividade é similar a alguns vírus. Isso nos leva a reavaliar seu papel ecológico no ambiente antártico”, disse o Dr. Hamm.
Muito poucas arqueias DPANN foram cultivadas em laboratório, e o Dr. Liao e seus colegas desenvolveram novas técnicas, incluindo coloração exclusiva de amostras, microscopia de fluorescência ao vivo e microscopia eletrônica, para visualizar as partes internas das células hospedeiras e rastrear interações entre arqueias DPANN e seus hospedeiros.
O Dr. Liao manchou a hóstia, um arqueão chamado A auréola do lago profundoe o arqueão parasita DPANN candidato Nanohaloarchaeum antarcticuscom corantes não citotóxicos que brilham com cores diferentes quando expostos à luz do laser.
“Isso nos permitiu observar os organismos juntos por longos períodos e identificar as células pela cor. Vimos parasitas DPANN se fixarem e então parecerem se mover para dentro da célula hospedeira, levando à lise ou explosão da célula hospedeira”, disse ela.
O professor associado Duggin disse que os predadores são atores importantes nos ecossistemas porque, quando matam seus hospedeiros, eles não apenas se alimentam, mas também disponibilizam os restos das células hospedeiras para outros organismos se alimentarem.
“Isso permite que outros micróbios cresçam e impede que o organismo hospedeiro acumule nutrientes. As arqueias DPANN que investigamos parecem desempenhar um papel muito mais significativo nos ecossistemas do que se imaginava. Um estilo de vida parasitário ou semelhante a uma infecção dessas arqueias pode ser comum.”
A pesquisa foi um esforço colaborativo internacional envolvendo a UTS, o Instituto Real Holandês de Pesquisa Marinha, a UNSW Sydney, o Laboratório de Biologia Molecular do MRC em Cambridge e a Universidade de Oxford.
A Dra. Liao disse que sua pesquisa futura visa explorar arqueias para aplicações biomédicas e biotecnológicas. Embora nenhuma arqueia tenha sido encontrada causando doenças, elas ainda podem impactar o bem-estar. As arqueias também são responsáveis pelas emissões de metano do gado, então um maior conhecimento dos estilos de vida arqueias pode ser útil para combater as mudanças climáticas.
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