O animal que consegue sobreviver sem oxigênio:o que e arbety

o que e arbety Em 2010, parecia que os livroso que e arbetybiologia teriamo que e arbetyser reescritos. No fundo do Mar Mediterrâneo,o que e arbetyum dos ambientes mais extremos da Terra, um grupoo que e arbetypesquisadores encontrou evidênciaso que e arbetyum animal que é capazo que e arbetyviver toda ao que e arbetyvida sem oxigênio.

Nenhuma outra espécie animal entre o milhãoo que e arbetyconhecidas consegue fazer isso. O oxigênio,o que e arbetyqualquer forma física, é considerado vital para a vida animal. Portanto, a existência dessas criaturas parece representar um furo nessa teoria, com implicaçõeso que e arbetygrande repercussão para o entendimento da vida na Terra.

Os pequenos animais mediterrâneos pertencem a um grupo chamado loriciferas, uma categoriao que e arbetyanimais tão incomum que só foi descoberta na décadao que e arbety1980.

Os loriciferas têm o tamanhoo que e arbetyuma ameba grande, não maior que um décimoo que e arbetymilímetro. Eles vivemo que e arbetysedimentos lamacentos no fundo do mar. Porém, essa lama supostamente deveria conter algum oxigênio para permitir a respiração dos animais. A lama na Bacia Atalante no fundo do Mediterrâneo não tem.

Durante uma década, Roberto Danovaro, da Universidade Politécnicao que e arbetyMarche (Itália), e seus colegas se arrastaram pelas profundidades da Atalante. Ela fica a 3,5 km abaixo da superfície, cercao que e arbety200 km da costa oesteo que e arbetyCreta. A parte interna da Bacia é completamente destituídao que e arbetyoxigênio porque os depósitos antigoso que e arbetysal enterrados abaixo do solo do mar foram dissolvidos no oceano, deixando a água ainda mais densa e salgada.

A água densa não se mistura com o solo abaixo dela, geralmente ricoo que e arbetyoxigênio, e fica presao que e arbetypedaçoso que e arbetysolo marinho. A água livreo que e arbetyoxigênio está lá há maiso que e arbety50 mil anos.

Pelo fato da lama no fundo da Baciao que e arbetyAtalante ser completamente desprovidao que e arbetyoxigênio, os pesquisadores não esperavam encontrar "formaso que e arbetyvida evoluídas" - o que basicamente significa animais - vivendo lá. Mas eles encontraram até três novas espécieso que e arbetyloriciferas que aparentemente vivem na lama.

E não é apenas com a ausênciao que e arbetyoxigênio que esses criaturas precisam lidar. Loriciferas são cercadoso que e arbetysulfetos venenosos e vivemo que e arbetyuma água tão salgada que células normais secariam e virariam cascas.

"Quando os vimos pela primeira vez não conseguimos acreditar", diz Danovaro. "Antes desse estudo, apenas duas espécies (de loriciferas) haviam sido descobertas no fundo do Mediterrâneo. Havia mais organismoso que e arbety10 centímetroso que e arbetybacia anóxica do que no restoo que e arbetytodo o Mar Mediterrâneo!"

Mas a maior surpresa foi o fatoo que e arbetyque esses minúsculos animais conseguir viver completamente sem oxigênio.

"Nós sabíamos que alguns animais, como as tênias, nematódeos parasitas, conseguem viver parteo que e arbetysuas vidas sem oxigênio, vivendo no intestino", diz Danovaro. "No entanto, elas não passam seu cicloo que e arbetyvida inteiro assim. Nossa descoberta contesta todos os pensamentos e suposições sobre o metabolismo dos animais".

Ele diz que esse fato fez com que outros cientistas tivessem dificuldades para acreditar emo que e arbetydescoberta. "Na verdade nem mesmo nós acreditamoso que e arbetyprimeira. Levamos 10 anos para confirmar atravéso que e arbetyexperimentos que os animais estavam realmente vivendo sem oxigênio".

Não foi fácil colocar esses experimentoso que e arbetyprática. Os cientistas não conseguiam trazer os animais para a superfície porque a viagem os mataria instantaneamente. A única coisa que eles poderiam fazer era testar se havia sinaiso que e arbetyvida animal no solo marinho.

Os testes indicaram que moléculas fluorescentes que só sobrevivem atravéso que e arbetycélulas vivas foram integradas aos corpos dos loriciferas. Os cientistas também usaram uma mancha que reage apenas com a presençao que e arbetyenzimas ativas. A mancha reagiu com os loriciferas da Bacia, mas não com os restos mortoso que e arbetyoutros animais microscópicos encontrados no Atalante.

Além disso, alguns dos loriciferas pareciam ter ovoso que e arbetyseus corpos, uma sugestãoo que e arbetyque eles estavamo que e arbetyfaseo que e arbetyreprodução. Outros loriciferas foram encontrados no processoo que e arbetysair da casca e entrar na faseo que e arbetymuda, outra indicaçãoo que e arbetyque eles estavam vivos.

Por fim, os loriciferaso que e arbetyAtalante estavam completamente intactos e sem sinaiso que e arbetydecomposição, diferentementeo que e arbetyoutros animais microscópicos encontrados pelos pesquisadores no ambiente salgado e desprovidoo que e arbetyoxigênio.

Após esse trabalho cuidadoso, Danovaro e seus colegas tornaram públicas suas descobertas: os loriciferas estavam,o que e arbetyfato, vivendoo que e arbetyum ambiente completamente sem oxigênio. Seu artigo, publicadoo que e arbety2010 na revista BMC Biology, foi um fenômeno.

Mesmo assim, outros pesquisadores não ficaram convencidos. Um segundo grupo visitou o Mediterrâneoo que e arbety2011 para examinar por conta própria os loriciferas e seu ambiente incomum. Suas descobertas, publicadaso que e arbety2015, questionam a ideiao que e arbetyque os loriciferas realmente vivem sem oxigênio.

Joan Bernhard, da Instituição Oceanográficao que e arbetyWoods Hole,o que e arbetyMassachisetts (EUA) liderou a segunda equipe. Ela e seus colegas coletaram amostraso que e arbetylama e água da superfície logo acima das piscinas anóxicaso que e arbetyAtalante. Devido a dificuldades técnicas, as próprias piscinas eram densas demais para que as máquinas operadas remotamente pudessem penetrá-las.

O grupo descobriu as mesmas espécieso que e arbetyloriciferas descobertos por Danovaro. Mas esses loriciferas viviamo que e arbetyambientes com níveis normaiso que e arbetyoxigênio e nas camadas mais acima do sedimento acima das piscinas anóxicas, que tinham níveis baixoso que e arbetyoxigênio.

Quanto mais próximas das baciaso que e arbetyágua anóxica as amostras dos pesquisadores chegavam, menos loriciferas vivos eles encontravam.

Bernhard afirma que é extremamente improvável que os loriciferas tenham se adaptado para viver tanto nas áreas completamente sem oxigênio e com muito sal e tambémo que e arbetyambientes com muito oxigênio e níveis normaiso que e arbetysal.

Em vez disso,o que e arbetyequipe acredita que cadávereso que e arbetyloriciferas mortos poderiam ter flutuado até os sedimentos lamacentos da Bacia do Atalante, e lá eles teriam sido habitados por bactérias "violadoraso que e arbetycadáveres".

Muitas espécieso que e arbetybactérias são conhecidas poro que e arbetycapacidadeo que e arbetyviver sem oxigênio e elas poderiam ter incorporado marcadores biológicos dos corpos dos loriciferas, potencialmente levando Danovaro e seus colegas a acreditar falsamente que os loriciferas estavam vivos.

No entanto,o que e arbetyjunhoo que e arbety2016, Danovaro eo que e arbetyequipe voltaram a lutar contra essa hipótese alternativa. Eles dizem que o timeo que e arbetyBernhard não poderia ter certezao que e arbetyque os loriciferas não vivem ali porque eles não apanharam amostraso que e arbetylama das áreas da Bacia que estão permanentemente sem oxigênio.

O grupoo que e arbetyDanovaro também argumenta que, se os pequenos animais realmente estivessem mortos e habitados por bactérias, isso ficaria óbvioo que e arbetyum exame no microscópio. Mas os loriciferas não apresentaram sinaiso que e arbetydecomposição por micróbios. Além disso, nenhuma bactéria foi encontrada vivendo dentro dos loriciferas e uma tinta usada para manchar um tecido vivo marcou todas as partes dos corpos dos loriciferas, não apenas das partes onde as bactérias provavelmente colonizariam um animal morto.

Por último, eles dizem que as camadas mais espessas dos depósitoso que e arbetylama antiga reforçam seu argumento. "Nós pudemos provar que esses animais estavam presenteso que e arbetydiferentes camadas na lama", afirma Danovaro. "Algumas das camadas tinham vários milhareso que e arbetyanos e, portanto, se esses animais estivessem mortos apenas sendo preservados, é um tanto improvável que os animaiso que e arbetyuma lamao que e arbety3,000 anos fossem apenas mantidos como aqueles que vivem na superfície. A explicação mais provável é que os animais conseguem penetrar sedimentos, nadar e fazer impulso para afundar".

Mas então por que há tamanha controvérsia sobre a possibilidadeo que e arbetyanimais viverem sem oxigênio?

Ninguém duvidaria que uma bactéria consegue viver sem oxigênio, por exemplo. Por que parece tão improvável que animais consigam fazer isso?

Para responder essas perguntas é preciso explicar por que animais como nós respiramos oxigênio, para começoo que e arbetyconversa. Todas as formaso que e arbetyvida na Terra precisam gerar energia para comer, reproduzir, crescer e se mover. Essa energia vemo que e arbetyformao que e arbetyelétrons, as mesmas partículas negativas que são movimentadas atravéso que e arbetyfios elétricos que carregam seu laptop.

O desafio para toda a vida na Terra é o mesmo, seja um vírus, uma bactéria ou um elefante: você precisa achar uma fonteo que e arbetyelétrons e um lugar para despejá-los a fimo que e arbetycompletar o ciclo.

Os animais conseguem seus elétrons através do açúcar nos alimentos ingeridos. Esses elétrons são liberados e se misturam com o oxigênioo que e arbetyuma sérieo que e arbetyreações químicas que acontecem dentro das células animais. Essa correnteo que e arbetyelétrons é o que dá energia para os corpos dos animais.

A atmosfera e os oceanos da Terra estão repletoso que e arbetyoxigênio e a natureza reativa do elemento significa que ele está sempre pronto para roubar elétrons. Para os animais, o oxigênio é uma escolha natural para um despejoo que e arbetyelétrons.

No entanto, o oxigênio nem sempre foi tão abundante como ele é hoje. Nos primórdios da Terra, a atmosfera era densa e tinha um nevoeiroo que e arbetydióxidoo que e arbetycarbono, metano e amônia. Quando a primeira faíscao que e arbetyvida foi iniciada, havia pouco oxigênio por ali. Na verdade, os níveiso que e arbetyoxigênio nos oceanos provavelmente eram muito baixos até cercao que e arbety600 milhõeso que e arbetyanos atrás - mais ou menos na épocao que e arbetyque os animais apareceram pela primeira vez.

Isso significa que formaso que e arbetyvida mais velhas e primitivas evoluíram para usar outros elementos como seu aterroo que e arbetyelétrons.

Muitas dessas formaso que e arbetyvida, como as bactérias e as arqueias, ainda vivem sem oxigênio hoje. Elas prosperamo que e arbetylocais com pouco oxigênio, por exemplo na lama ou pertoo que e arbetyaberturas geotermais. Em vezo que e arbetypassar elétrons para o oxigênio, algumas dessas criaturas conseguem transmitir seus elétrons para metais como ferro, o que significa que elas conseguem conduzir eletricidade com eficiência. Outras conseguem respirar enxofre ou até mesmo hidrogênio.

A única coisao que e arbetycomum entre essas formaso que e arbetyvida independenteso que e arbetyoxigênio éo que e arbetysimplicidade. Todos eles consistemo que e arbetyapenas uma célula. Até a descoberta dos loriciferaso que e arbety2010, não havia sido descoberta nenhuma forma complexao que e arbetyvida capazo que e arbetyviver sem oxigênio. Por quê?

De acordo com Danovaro, há duas razões principais. A primeira é que respirar oxigênio éo que e arbetylonge a melhor formao que e arbetygerar energia. "Complexidade e organização requerem oxigênio porque é muito mais eficiente para a produçãoo que e arbetyenergia", diz.

Quando os níveiso que e arbetyoxigênio aumentaram, centenaso que e arbetymilhõeso que e arbetyanos atrás, foi como se um freio nas ambições evolucionistas fosse retirado. Um grupoo que e arbetyformaso que e arbetyvida chamadoo que e arbety"eucarióticas" - que inclui animais - tirou vantagem disso e se adaptouo que e arbetyforma a aproveitar ao máximo a substânciao que e arbetyseu metabolismo e, como consequência, se tornaram mais complexos.

"A teoria é que a evolução da vida explodiu quando o oxigênio se tornou disponível na atmosfera e no oceano", afirma Danovaro.

Mas essa é apenas parte da história. Algumas espécieso que e arbetymicróbios também começaram a respirar oxigênio, mas, diferentementeo que e arbetyanimais e alguns outros eucariotas, eles não se tornaram mais complexos. Por que não?

Danovaro diz que a chave para entender o mistério está na observação da mitocôndria, as minúsculas estruturas dentro das células eucarióticas que atuam como suas usinaso que e arbetyenergia. Dentro da mitocôndria, nutrientes e oxigênios são combinadoso que e arbetymaneira a criar uma substância chamada ATP, a moeda universalo que e arbetyenergiao que e arbetyum corpo.

As mitocôndrias podem ser encontradaso que e arbetypraticamente todas as células eucarióticas. Mas bactérias e arqueias não têm mitocôndrias, e essa diferença é chave.

"Quando as mitocôndrias evoluíram, elas tornaram o processoo que e arbetycriaçãoo que e arbetyenrgia e ATP muito mais eficientes, mas elas precisamo que e arbetyoxigênio para fazer isso", diz Danovaro.

Em outras palavras, a vida animal surgiu como consequênciao que e arbetyduas questões. A primeira é que as eucarióticas ganharam mitocôndrias dentroo que e arbetysuas células. Então, quando os níveiso que e arbetyoxigênio subiram, essas mitocôndrias permitiram que outras eucarióticas se tornassem mais complexas e virassem animais.

Então como os loriciferas conseguem viver sem oxigênio e outros animais não?

"Eles são muito pequenos, do tamanhoo que e arbetyuma ameba grande", diz Danovaro. "O tamanho pequeno ajuda. Não funcionaria se eles fossem do tamanhoo que e arbetyum elefante. Como eles são pequenos,o que e arbetynecessidadeo que e arbetyenergia também é menor".

Os loriciferas podem ser diferenteso que e arbetyoutros animaiso que e arbetyoutros aspectos importantes. Eles parecem não ter as mitocôndrias que usam oxigênio e que são encontradaso que e arbetyoutros animais. Em vez disso, elas carregam estruturas que lembram as mitocôndrias e são chamadaso que e arbetyhidrogenossomas.

Essas células usam prótonso que e arbetyvezo que e arbetyoxigênio como seu descarteo que e arbetyelétrons. Hidrogenossomas podem até ser um dos muitos tipos primitivoso que e arbetymitocôndria, que evoluíram nas primeiras eucarióticas para produzir energia antes dos níveiso que e arbetyoxigênio na atmosfera aumentarem.

"Eu acho que o ancestral comum da eucariótica foi uma anaeróbia facultativa que conseguia viver com ou sem oxigênio, muito parecida com a E. coli, uma bactéria muito conhecida", diz William Martin, um professoro que e arbetyevolução molecular da Universidadeo que e arbetyDusseldorf, na Alemanha.

Isso teve consequências importantes para entender como eo que e arbetyque condições a vida complexa apareceu pela primeira vez. As primeiras eucarióticas provavelmente evoluíram antes do oxigênio ser amplamente disponível no oceano,o que e arbetyforma que estruturas localizadas dentro das células e semelhantes às da mitocôndria foram capazeso que e arbetyse adaptar a condições com ou sem oxigênio.

Assim, conforme o oxigênio foi se tornando mais abundante, primeiro na atmosfera e depois no oceano, algumas eucariotas se adaptaram aos seus ambientes agora ricoso que e arbetyoxigênio e se tornaram maiores e mais complexas. Elas se tornaram animais.

Mas alguns animais - como os loriciferas - podem ter se recolhido e vivido sem oxigênio, continuando pequenos, consequentemente.

Para isso dar certo, os loriciferas devem ter mantido a capacidade herdadao que e arbetyseus ancestrais para viver sem oxigênio. Mas há uma alternativa: os loriciferas podem ter conquistadoo que e arbetycapacidadeo que e arbetyviver sem oxigênio muito recentemente, talvez roubando geneso que e arbetyoutras espécieso que e arbetyum processo conhecido como transferência horizontalo que e arbetygenes.

"Isso pode ser a evoluçãoo que e arbetyação, já que todas as outras espécies conhecidaso que e arbetyloriciferas respiram oxigênio", diz Danovaro. "É possível que esta seja uma adaptação extrema para permitir que os loriciferas vivamo que e arbetyum ambiente sem competidores nem predadores".

Por ora, a comunidade científica espera por mais evidências com a respiração presa para confirmar ou derrubar a descoberta original. "Eu acho que no momento vivemos um empate", diz Martin. "O que precisamos éo que e arbetymais amostras para um estudo aprofundado".

Uma prova cabal seria ver os animais nadando na lama, mas, segundo Danovaro, o tamanho pequeno dos loriciferas e a dificuldade para alcançar seu ambiente dificulta esse tipoo que e arbetyobservação.

"O animal tem um décimoo que e arbetymilímetro, o que exige um sistema especial, porque assim que você o colocao que e arbetyum microscópio, ele morre", diz. "A princípio, você pode extrair seu DNA, que é com o que estamos trabalhando agora, mas alguém ainda poderia dizer 'bem, esse animal está morto'. É um longo caminho para conseguir a confirmação final, mas estamos muito otimistas".

o que e arbety Leia a versão original desta reportagem o que e arbety (em inglês) no site da BBC Future o que e arbety .