Nova espécie de arqueia foi encontrada em fumarola, com temperaturas próximas a 100°C, porém cercada de gelo e neve. Para chegar à descoberta, as pesquisadoras coletaram amostras de solo na Ilha Deception, no Polo Sul.
Um grupo de pesquisadoras do Instituto Oceanográfico (IO) da USP descobriu uma nova espécie de arqueia, tipo de microrganismo unicelular sem núcleo na célula (procarionte), em um vulcão ativo na Antártida. O material genético do micróbio da família Pyrodictiaceae foi encontrado em amostra coletada em uma fumarola – abertura no solo por onde saem gases quentes de origem vulcânica – na Ilha Deception. Com o uso de ferramentas de análise genética, a equipe reconstruiu o genoma da arqueia, de modo a identificar características ligadas à sua sobrevivência em um ambiente de condições tão extremas.
Amanda Bendia, professora do IO, atua na área de ecologia e evolução microbiana em ambientes marinhos extremos, com foco em oceano profundo e Antártida. Em 2014, a pesquisadora participou da expedição como doutoranda no IO, sob orientação da professora Vivian Pellizari, pioneira no Brasil nos estudos de microrganismos que vivem em condições extremas. Anos depois, o material genético sequenciado foi analisado novamente, identificando novo gênero e espécie de arqueia da família Pyrodictiaceae. A nova espécie foi nomeada Pyroantarcticum pellizari, em homenagem à microbiologista Vivian Pellizari.
Ana Carolina Butarelli, doutoranda em microbiologia pelo Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP e pesquisadora do Laboratório de Ecologia Microbiana (Lecom) no IO, e Francielli Vilela Peres, pós-doutoranda em Oceanografia Biológica no IO, também participaram do estudo.
A descoberta foi possível por meio da técnica de montagem de Mags, da sigla em inglês metagenome-assembled genome, em que se reconstrói um genoma a partir de dados de sequenciamento derivado de amostras ambientais. Através de diversas técnicas envolvendo sistemas computacionais, é possível obter os genomas de organismos que não conseguem ser cultivados em laboratório, como é o caso de alguns seres hipertermófilos (que sobrevivem em temperaturas acima de 60°C).
O domínio Archaea agrupa microrganismos unicelulares procariontes, sem núcleo celular, morfologicamente semelhantes a bactérias, mas genética e bioquimicamente tão distintos destas como dos eucariontes – que são os organismos com núcleo nas células, como plantas, fungos, algas e animais. A formalização completa do sistema de três domínios, Bacteria, Archaea e Eukarya, foi consolidada na década de 1990. Nesse sentido, as descobertas das espécies de arqueias são recentes, levando a grandes mudanças na ciência em um curto espaço de tempo.
Atualmente a Antártida tem quatro vulcões ativos, três no continente e um na Ilha Deception. Os vulcões do continente atingem uma temperatura de no máximo 65°C, o que não seleciona arqueias hipertermófilas; já na ilha, as temperaturas das fumarolas ultrapassam os 100°C. Anteriormente, outro grupo de arqueia hipertermófila havia sido encontrado por pesquisadores estrangeiros em fumarolas na Antártida, contudo as Pyrodictium, gênero da família Pyrodictiaceae, eram localizadas especialmente em fontes hidrotermais do oceano profundo.
A pesquisa científica na Antártida é fundamental para o entendimento do clima global, atuando como um laboratório natural para estudos de mudanças climáticas, biodiversidade e astronomia. Amanda Bendia explica que essas fontes hidrotermais atingem temperaturas acima dos 400ºC, além de disponibilizar elementos químicos essenciais para a manutenção da vida de diversos microrganismos. Essas condições contrastam com a temperatura da água ao redor, que é próxima dos 4ºC, típica de mar profundo.
Para identificar com clareza as diferenças desses microrganismos, de modo a classificar um novo gênero e espécie, é preciso trabalhar com um protocolo que aborde a filogenia (relações de parentesco), as adaptações moleculares, a genômica comparativa e as funções desempenhadas por estes seres. Como não é possível cultivá-los em laboratório, devido à dificuldade estrutural de simular as condições de vida dos organismos, é essencial que o genoma extraído seja da maior qualidade possível, com menos de 10% de contaminação nas amostras.
A análise dos genes únicos no genoma recém montado revelou um conjunto de elementos funcionalmente distintos, incluindo vias para a ciclagem de enxofre e nitrogênio, juntamente com características estruturais como cânulas e sistemas de resistência ao estresse, apontando para uma estratégia de sobrevivência adaptada à disponibilidade transitória de energia, estresse por metais e interações em nível de comunidades nos sedimentos.
O estudo foi apresentado por Ana Carolina Butarelli no ISME19 (Simpósio Internacional de Ecologia Microbiana) realizado em 2024 na Cidade do Cabo, na África do Sul. A Pyroantarcticum pellizari, espécie descoberta pela equipe, foi submetida ao registro oficial do SeqCode – sistema de regras e nomenclatura para Archaea e Bacteria baseado em informações genéticas. O nome foi avaliado e reconhecido oficialmente. As pesquisadoras pretendem, no futuro, voltar para a Ilha Deception e realizar novamente a coleta na fumarola, com o intuito de tentar cultivar em laboratório a espécie.
O artigo “Hot life in Antarctica: a novel metabolically versatile Pyrodictiaceae genus thriving at a volcanic–cryosphere–marine interface” foi publicado na revista ISME Communications e pode ser acessado neste link.
Mais informações: amandagb@usp.br, com Amanda Gonçalves Bendia, anacarolinabutarelli@usp.br, com Ana Carolina de Araújo Butarelli, e francielliperes@usp.br, com Francielli Vilela Peres.
Estagiária com orientação de Fabiana Mariz
Estagiária sob orientação de Simone Gomes
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Fonte: Jornal da USP