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Cientistas da Universidade de Tóquio, no Japão, identificaram o mecanismo para explicar como os tardígrados podem sobreviver à desidratação extrema em particular, de acordo com um novo artigo publicado na revista PLoS Biology.
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De acordo com o estudo, trata-se de proteína que forma uma rede protetora semelhante a um gel para proteger células secas.
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O que são os tardígrados
Os tardígrados são micro animais que podem sobreviver nas condições mais severas: pressão extrema, temperatura extrema, radiação, desidratação, fome – até mesmo exposição ao vácuo do espaço sideral. As criaturas foram descritas pela primeira vez pelo zoólogo alemão Johann Goeze em 1773. Eles foram apelidados de tardigrada (“passos lentos” ou “caminhantes lentos”) quatro anos depois por Lazzaro Spallanzani, biólogo italiano.
Isso porque os tardígrados tendem a se arrastar como um urso, tendo ganho ainda o apelido de urso-d’água. Como podem sobreviver em quase qualquer lugar, eles podem ser encontrados em muitos lugares: trincheiras do fundo do mar, sedimentos de água salgada e doce, florestas tropicais, Antártica, vulcões de lama, dunas de areia, praias e líquens e musgos. (Outro nome para eles é “leitões de musgo”).
Quando seu habitat úmido seca, no entanto, os tardígrados entram em estado conhecido como “tun” – espécie de animação suspensa, na qual os animais podem permanecer por até dez anos. Quando a água começa a fluir novamente, os ursos-d’água a absorvem para reidratar e retornar à vida.
Eles não são tecnicamente membros da classe extremófila de organismos, uma vez que não prosperam tanto em condições extremas quanto resistem; tecnicamente, os tardígrados pertencem à classe de organismos extremotolerantes. Mas sua resistência faz dos tardígrados objeto de pesquisa favorito dos cientistas.
Um estudo de 2020 descobriu que a marcha distinta do urso-d’água se assemelha à de insetos 500 mil vezes seu tamanho, apesar de uma lacuna evolutiva de 20 milhões de anos entre eles. Em 2019, uma espaçonave israelense carregando as pequenas criaturas em estado de tun pousou na Lua, levando à especulação de que os tardígrados poderiam ter sobrevivido ao impacto.
Todavia, é altamente improvável que os tardígrados tenham sobrevivido, de acordo com estudo publicado no ano passado por cientistas britânicos. Eles colocaram vários tardígrados em estado de tun e colocaram dois a quatro de cada vez em uma bala de nylon oca.
Em seguida, os cientistas dispararam os tardígrados em um alvo de areia em velocidades crescentes usando arma de gás leve de dois estágios. Os ursos-d’água, descobriu-se, podem sobreviver a impactos de até 900 metros por segundo (3 mil km/h) e pressões de choque momentâneas de até 1,14 gigapascals (GPa).
O módulo de pouso pode ter caído a algumas centenas de metros por segundo, mas o choque de sua estrutura de metal atingindo a superfície teria gerado pressões bem acima de 1,14 GPa, disseram os pesquisadores à Science.
O mais relevante para este último estudo é um artigo de 2017, demonstrando que os tardígrados usam um tipo especial de proteína desordenada para literalmente suspender suas células em uma matriz vítrea que evita danos.
Os pesquisadores apelidaram o mecanismo de “proteína intrinsecamente desordenada específica para tardígrados” (TDP). Em outras palavras, as células tornam-se vitrificadas. Quanto mais genes TDP uma espécie de tardígrado tiver, mais rápida e eficientemente ela entrará no estado tun. Como disse o biólogo Thomas Boothby, da Universidade da Carolina do Norte, nos EUA, à Ars na época:
“O que achamos que está acontecendo é basicamente que, à medida que os tardígrados estão secando, estão produzindo muitas dessas proteínas desordenadas. Essas proteínas preenchem essencialmente o citoplasma das células tardígrados e, à medida que secam, formam matriz vítrea dentro da célula. Todas as coisas sensíveis à dessecação nas células dos tardígrados ficam presas nos poros dessa matriz. Este encapsulamento evita o desdobramento, ruptura, quebra e/ou agregação de material biológico sensível à dessecação.”
No entanto, no ano passado, outra equipe de cientistas japoneses questionou essa hipótese de “vitrificação”, citando dados experimentais sugerindo que as descobertas de 2017 poderiam ser atribuídas à retenção de água das proteínas.
Este último estudo apoia essa contra-hipótese. “Nossos dados sugerem novo mecanismo de tolerância à dessecação com base na formação de filamento/gel”, escreveram os autores da nova pesquisa.
“Embora a água seja essencial para toda a vida que conhecemos, alguns tardígrados podem viver sem ela potencialmente por décadas. O truque está em como suas células lidam com esse estresse durante o processo de desidratação”, disse o coautor Takekazu Kunieda, da Universidade de Tóquio.
“Acredita-se que, à medida que a água sai de uma célula, algum tipo de proteína deve ajudar a célula a manter a força física para evitar o colapso de si mesma. Depois de testar vários tipos diferentes, descobrimos que as proteínas solúveis em calor abundante no citoplasma (CAHS), exclusivas dos tardígrados, são responsáveis por proteger suas células contra a desidratação.”
Nesse cenário, as proteínas CAHS entram em ação quando percebem que sua célula encapsulante ficou desidratada, formando filamentos semelhantes a gel (em oposição a uma matriz vítrea) à medida que secam.
Esses filamentos, por sua vez, formam redes que mantêm a forma estrutural da célula sem sua água. Quando o tardígrado se reidrata, os filamentos recuam gradualmente, garantindo que a célula não fique estressada ou danificada à medida que recupera a água.
Kunieda e seus colegas também uniram os genes da proteína em células cultivadas de insetos e humanos. Isso foi inicialmente desafiador, pois as células tinham que ser coradas para serem visíveis ao microscópio.
A maioria dos métodos de coloração exige soluções à base de água, sendo que a concentração de água era variável chave que precisava ser controlada para este estudo. Eles resolveram o problema incorporando a mancha em uma solução à base de metanol.
O resultado: As proteínas CAHS exibiram o mesmo comportamento em células de insetos e até mostraram funcionalidade limitada nas células humanas, sugerindo que esse recurso pode não estar confinado aos tardígrados.
Entre outras aplicações potenciais, as descobertas podem, um dia, levar a novos métodos de preservação de materiais biológicos por longos períodos, o que é útil para prolongar a vida útil de certos medicamentos ou vacinas, ou mesmo órgãos inteiros aguardando transplante.
Com informações de Ars Technica
Imagem destacada: 3Dstock/Shutterstock
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