Essas células recém -descobertas respiram de duas maneiras
Os membros da equipe passaram por um processo de determinar de forma incremental em quais elementos e moléculas a tensão bacteriana poderia crescer. Eles já sabiam que poderia usar oxigênio, então testaram outras combinações no laboratório. Quando o oxigênio estava ausente, o RSW1 poderia processar gás hidrogênio e enxofre elementar – os químicos encontrariam vomitando a partir de uma ventilação vulcânica – e criaria sulfeto de hidrogênio como produto. No entanto, enquanto as células estavam tecnicamente vivas nesse estado, elas não cresceram ou se replicaram. Eles estavam fazendo uma pequena quantidade de energia – apenas o suficiente para permanecer vivo, nada mais. “A célula estava sentada lá girando suas rodas sem obter nenhum ganho metabólico ou de biomassa real”, disse Boyd. Então a equipe acrescentou o oxigênio de volta à mistura. Como esperado, as bactérias cresceram mais rápido. Mas, para a surpresa dos pesquisadores, o RSW1 também ainda produzia gás sulfeto de hidrogênio, como se fosse anaerobicamente respirando. De fato, as bactérias pareciam estar respirando aeróbica e anaerobicamente ao mesmo tempo e se beneficiando da energia de ambos os processos. Essa dupla respiração foi além dos relatórios anteriores: a célula não estava apenas produzindo sulfeto na presença de oxigênio, mas também estava realizando os dois processos conflitantes ao mesmo tempo. Bacteria simply shouldn’t be able to do that.“That set us down this path of ‘OK, what the heck’s really going on here?’” Boyd said.Breathing Two WaysRSW1 appears to have a hybrid metabolism, running an anaerobic sulfur-based mode at the same time it runs an aerobic one using oxygen.“For an organism to be able to bridge both those metabolisms is very unique,” said Ranjani Murali, microbiologista ambiental da Universidade de Nevada, Las Vegas, que não estava envolvido na pesquisa. Normalmente, quando os organismos anaeróbicos são expostos a oxigênio, as moléculas danificadas conhecidas como compostos reativos de oxigênio criam estresse, disse ela. “Para que isso não aconteça é realmente interessante.” Na estrada térmica de primavera para o oeste (à esquerda) no Parque Nacional de Yellowstone, os pesquisadores isolaram um micróbio incomum do biofilme de cor cinza (à direita). Fotografia: Eric Boyd; Revista Quanta na estrada térmica de primavera a oeste (à esquerda) no Parque Nacional de Yellowstone, os pesquisadores isolaram um micróbio incomum do biofilme de cor cinza (à direita) .Photograph: Eric Boyd; A equipe da Quanta Magazineyd observou que as bactérias se tornaram melhor ao executar os dois metabolismos simultaneamente. Pode ser uma vantagem em seu ambiente único: o oxigênio não é distribuído uniformemente em fontes termais como as onde o RSW1 vive. Em condições em constante mudança, onde você pode ser banhado em oxigênio um momento apenas para que ele desapareça, proteger as apostas metabólicas de alguém pode ser uma característica altamente adaptativa. Outros micróbios foram observados respirando duas maneiras de uma vez: anaerobicamente com nitrato e aerobicamente com oxigênio. Mas esses processos usam vias químicas totalmente diferentes e, quando emparelhadas, tendem a apresentar um custo energético para os micróbios. Por outro lado, o metabolismo híbrido de enxofre/oxigênio do RSW1 reforça as células em vez de arrastá -las para baixo. Esse tipo de respiração dupla pode ter evitado a detecção até agora porque era considerada impossível. “Você realmente não tem motivos para procurar” algo assim, disse Boyd. Além disso, oxigênio e sulfeto reagem rapidamente; A menos que você estivesse vigiando o sulfeto como um subproduto, você pode sentir falta disso, acrescentou que é possível, de fato, que os micróbios com metabolismos duplos são generalizados, disse Murali. Ela apontou para os muitos habitats e organismos que existem em gradientes tênues entre áreas ricas em oxigênio e sem oxigênio. Um exemplo está em sedimentos submersos, que podem abrigar bactérias a cabo. Esses micróbios alongados se orientam de tal maneira que uma extremidade de seus corpos possa usar a respiração aeróbica em água oxigenada, enquanto a outra extremidade é enterrada profundamente em sedimentos anóxicos e usa respiração anaeróbica. As bactérias a cabo prosperam em sua partição precária, separando fisicamente seus processos aeróbicos e anaeróbicos. Mas o RSW1 parece multitarefa enquanto cai na primavera rugindo. Ainda é desconhecido como as bactérias RSW1 conseguem proteger suas máquinas anaeróbicas do oxigênio. Murali especulou que as células podem criar supercomplexos químicos dentro de si que podem cercar, isolar e “escanear” oxigênio, disse ela-usando-o rapidamente quando o encontrarem, para que não haja chance para o gás interferir com os grandes modelos de oxigitação. “Esse deve ter sido um momento bastante caótico para micróbios no planeta”, disse ele. Como um gotejamento lento de oxigênio filtrado na atmosfera e no mar, qualquer forma de vida que poderia lidar com uma escova ocasional com o novo gás venenoso-ou até usá-lo em seu benefício energético-pode ter sido uma vantagem. Na época da transição, dois metabolismos podem ter sido melhores que uma. História original reimpresso com permissão da revista Quanta, uma publicação editorialmente independente da Fundação Simons, cuja missão é melhorar a compreensão pública da ciência, cobrindo desenvolvimentos de pesquisa e tendências em matemática e ciências físicas e da vida.
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