Microrganismo terrestre cresce em teste que imita o oceano de Encélado

Encélado é uma lua de Saturno coberta por gelo, mas sob sua crosta existe um oceano global de água salgada. Para testar se essa química poderia sustentar um metabolismo conhecido, pesquisadores prepararam em laboratório uma solução com água, sais, carbonatos e rocha pulverizada. Nela, uma arqueia terrestre produtora de metano conseguiu se multiplicar em condições de forte alcalinidade, com pH de até 11.

Sob a crosta gelada de Encélado existe um oceano salgado em contato com um núcleo rochoso. Reações entre a água e as rochas podem liberar hidrogênio, uma fonte possível de energia para microrganismos que produzem metano. Como a sonda Cassini encontrou sais, compostos orgânicos e indícios de atividade hidrotermal no material expelido pela lua, os pesquisadores usaram essas pistas para reconstruir em laboratório a provável química do oceano.

No experimento conduzido por pesquisadores da Universidade Ludwig Maximilian de Munique, com Vanessa Helmbrecht entre os autores, água, sais, carbonatos e rocha pulverizada foram combinados para reproduzir condições alcalinas e reações entre água e rocha que produzem hidrogênio. Os pesquisadores introduziram Methanothermococcus okinawensis, uma arqueia: microrganismo sem núcleo celular, originalmente isolado nas proximidades de fontes hidrotermais do Okinawa Trough, entre Japão e Taiwan. Seu metabolismo usa hidrogênio e dióxido de carbono, produz metano e obtém energia desse processo, sem depender de luz.

O pouco dióxido de carbono disponível era um obstáculo, pois o organismo precisa desse composto tanto em seu metabolismo energético quanto como fonte de carbono para formar matéria celular. Segundo a descrição do experimento divulgada pela Universidade Livre de Berlim, ele não cresceu no meio laboratorial com pH elevado e escassez de dióxido de carbono dissolvido. Já na mistura que imitava Encélado, houve crescimento até pH 11, uma condição fortemente alcalina, com produção de metano alimentada pelo hidrogênio das reações entre água e rocha. O resultado foi crescimento durante ensaios de dias, e não apenas a permanência de células sobreviventes.

A análise da expressão dos genes mostrou uma resposta à escassez de dióxido de carbono dissolvido. Embora a mistura contivesse alta concentração de carbono inorgânico dissolvido, apenas uma pequena quantidade estava disponível na forma de dióxido de carbono. Nas células em crescimento, aumentou a expressão de uma via de fixação: uma sequência de reações que incorpora o carbono desse composto à matéria orgânica. Essa resposta permitiu aproveitar o dióxido de carbono mesmo em concentrações extremamente baixas. Assim, o estudo liga o crescimento observado à utilização eficiente desse composto e à energia fornecida pela química entre minerais e água. A demonstração se limita às condições reproduzidas e aos dias dos ensaios; não foi testada a manutenção do crescimento ou do metabolismo do organismo durante tempos geológicos.