Coluna

O que nós aprendemos com as bactérias termófilas

    Ao iniciar seus estudos nas termas de Yellowstone, o professor Thomas Brock estava apenas curioso sobre os organismos microscópicos que sobreviviam em águas muito quentes

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    Faleceu em abril, aos 94 anos, o microbiologista Thomas Brock, que estudou as termas do Parque Nacional de Yellowstone nos EUA. Em 1966, ele descreveu uma bactéria chamada Thermus aquaticus presente na região e capaz de crescer em águas acima de 70ºC. Para efeito de comparação que demonstra o feito incrível desses microorganismos, basta dizer que se o corpo humano fosse aquecido acima de 43ºC por mais do que alguns minutos, morreríamos.

    O motivo pelo qual morremos em temperaturas pouco acima da normal para nossos corpos é que nossas moléculas perdem sua estrutura e deixam de funcionar adequadamente. Isso não acontece nas bactérias termófilas (presentes nas águas das termas), pois suas moléculas evoluíram de modo a resistir a altas temperaturas. Isso inclui uma molécula chamada Taq polimerase, que replica o DNA dessas bactérias.

    Nos anos 1980, o bioquímico Kary B. Mullis usou a Taq polimerase da mesma bactéria de Yellowstone descrita pelo professor Brock para criar o PCR, ou reação em cadeia da polimerase, uma técnica que permite ampliar em milhares ou milhões de vezes a quantidade de uma ou poucas cópias de um pedaço específico de DNA. Essa técnica é extremamente útil para várias aplicações, incluindo diagnosticar doenças hereditárias, fazer estudos evolutivos, clonar e manipular genes, fazer testes de parentesco e detectar a presença de infecções. De fato, o diagnóstico de covid é feito a partir da técnica de PCR para detectar o material genético do vírus. O desenvolvimento do PCR desencadeou toda a área de estudos da biologia molecular, e rendeu ao professor Mullis o prêmio Nobel em Química em 1993.

    Como se não bastasse alavancar uma área científica essencial para todo o conhecimento de biologia e medicina moderna, as bactérias termófilas ainda mostram que têm muito para nos ensinar. Também em abril deste ano, um artigo na prestigiosa revista Nature demonstrou que o ciclo do ácido cítrico (popularmente conhecido como ciclo de Krebs) pode funcionar ao contrário em algumas bactérias termófilas, produzindo moléculas maiores em vez de degradá-las. O conjunto de reações químicas que compõe o ciclo de Krebs nos animais é o centro de todo metabolismo que degrada nossas moléculas; carboidratos, proteínas e gorduras viram gás carbônico (CO2) nessa via metabólica, e com a eliminação desse gás, emagrecemos. É uma via metabólica muito antiga do ponto de vista evolutivo, existente em todas as classes de organismos vivos na Terra, e ainda estamos apenas começando a entender quão diferentes suas funções podem ser de um organismo para o outro. Nas bactérias termófilas do estudo, descobriu-se que a via pode funcionar ao contrário da via em humanos, e produzir moléculas maiores a partir de CO2, com alta eficiência, desde que haja CO2 suficiente.

    Verdadeiros avanços sempre vêm do inesperado e da ciência básica, do ato de estudar o universo simplesmente para conhecê-lo melhor, sem aplicabilidade imediata

    É uma mudança de paradigmas, que mostra que uma via metabólica que hoje conhecemos como participante de degradação de nutrientes pode também sintetizar moléculas. Como o ambiente que as bactérias termófilas habitam é bastante parecido com o ambiente em que a ciência sugere que a vida na Terra se iniciou, esse achado nos permite espiar e ajuda a destrinchar os processos bioquímicos que levaram ao desenvolvimento da vida tal qual a conhecemos hoje.

    Conhecer nosso passado pode ajudar o nosso futuro: como o processo descrito é simples, ocorre de modo dependente de concentrações crescentes de CO2 e é altamente eficiente, as bactérias termófilas desse estudo podem ter nos ensinado uma maneira muito propícia de fixar CO2 da atmosfera em moléculas maiores. Isso pode ser um mecanismo alternativo para contrabalancear os crescentes níveis de CO2 atmosféricos associados ao efeito estufa.

    Um ponto muito importante sobre tudo que aprendemos das bactérias termófilas é que o professor Brock, ao iniciar seus estudos com elas, estava apenas curioso sobre os organismos microscópicos que sobreviviam em águas muito quentes. Ele nunca antecipou que seus estudos identificariam bactérias contendo uma enzima que permitiria a criação de toda uma nova área da biologia, a biologia molecular, como ele viu ocorrer em vida. Infelizmente não viveu para ver a publicação mostrando que bactérias termófilas podem fixar CO2 com alta eficiência, achado que abre janelas para entendimento do nosso passado e possibilidades futuras. Mas seus estudos ilustram muito bem como verdadeiros avanços sempre vêm do inesperado e da ciência básica, do ato de estudar o universo simplesmente para conhecê-lo melhor, sem aplicabilidade imediata.

    O Brasil possui uma natureza extremamente vasta, diversa, e ainda bastante inexplorada. Fico encantada só em pensar quantos segredos, ideias e invenções poderiam surgir ao estudá-la, assim como o professor Brock estudou a natureza de Yellowstone. Infelizmente, esses estudos e todo o desenvolvimento e tecnologia futuros que poderiam vir deles estão ameaçados por dois ataques simultâneos: o desmatamento crescente e os cortes sucessivos e colossais ao financiamento científico nacional, frutos de um governo notadamente anticientífico. No mais recente dos ataques à ciência nacional, o CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) recebeu verba que permite pagar apenas 13% dos projetos de jovens cientistas aprovados pelo mérito. É mais um resultado de um contingenciamento de verbas do FNDCT (Fundo Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) que vigora no orçamento de 2021, apesar de ter sido proibido em lei votada por ampla maioria no Congresso. Num país com um presidente que despreza a nossa natureza e a nossa ciência, perderemos os futuros e os desenvolvimentos que essa natureza poderia nos ensinar.

    Alicia Kowaltowski é médica formada pela Unicamp, com doutorado em ciências médicas. Atua como cientista na área de Metabolismo Energético. É professora titular do Departamento de Bioquímica, Instituto de Química da USP, membro da Academia Brasileira de Ciências e da Academia de Ciências do Estado de São Paulo. É autora de mais de 150 artigos científicos especializados, além do livro de divulgação Científica “O que é Metabolismo: como nossos corpos transformam o que comemos no que somos”. Escreve quinzenalmente às quintas-feiras.

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