Nova espécie de microrganismo é identificada em vulcão ativo na Antártida por brasileiras

Pesquisadoras do Instituto Oceanogr?fico (IO) da Universidade de S?o Paulo (USP) identificaram uma nova esp?cie de arqueia em um vulc?o ativo na Ant?rtida.

O microrganismo unicelular da fam?lia Pyrodictiaceae foi encontrado em uma fumarola da Ilha Deception, local onde gases quentes de origem vulc?nica escapam do solo em temperaturas que ultrapassam os 100°C, apesar de o ambiente ao redor ser cercado por gelo e neve.

O material gen?tico da arqueia foi recuperado a partir de amostras coletadas em sedimentos da fumarola e, posteriormente, analisado por meio de ferramentas de sequenciamento e reconstru??o gen?mica. A partir desse trabalho, a equipe conseguiu identificar caracter?sticas ligadas ? sobreviv?ncia do organismo em condi??es extremas.

A professora Amanda Bendia, do IO, atua na ?rea de ecologia e evolu??o microbiana em ambientes marinhos extremos, com foco em oceano profundo e Ant?rtida. Em 2014, ela participou de uma expedi??o cient?fica do Programa Ant?rtico Brasileiro a bordo do Navio Polar Almirante Maximiano, ocasi?o em que as amostras foram coletadas na Ilha Deception.

Na ?poca, Bendia era doutoranda no IO e era orientada pela professora Vivian Pellizari, considerada pioneira no Brasil nos estudos de microrganismos que vivem em condi??es extremas. Anos depois, o material gen?tico sequenciado voltou a ser analisado e revelou um novo g?nero e esp?cie de arqueia da fam?lia Pyrodictiaceae. A nova esp?cie recebeu o nome de Pyroantarcticum pellizari, em homenagem ? Pellizari.

Tamb?m participaram do estudo Ana Carolina Butarelli, doutoranda em microbiologia pelo Instituto de Ci?ncias Biom?dicas (ICB) da USP e pesquisadora do Laborat?rio de Ecologia Microbiana (Lecom) do IO, e Francielli Vilela Peres, p?s-doutoranda em Oceanografia Biol?gica no instituto.

Reconstru??o gen?tica permitiu descoberta

• A identifica??o do microrganismo foi poss?vel por meio da t?cnica de montagem de metagenome-assembled genome (Mags);
• O m?todo permite reconstruir genomas a partir de dados de sequenciamento obtidos diretamente de amostras ambientais, sem necessidade de cultivo pr?vio em laborat?rio;
• Segundo as pesquisadoras, a t?cnica ? especialmente importante para organismos hiperterm?filos, capazes de sobreviver em temperaturas acima de 60°C e que frequentemente n?o conseguem ser cultivados em laborat?rio;
• "Cada organismo presente na amostra tem um genoma, e muitas vezes temos milh?es de microrganismos no material. Ent?o, imagine ter que segmentar e sequenciar o DNA para reconstruir o genoma desses seres", explicou Butarelli ao Jornal da USP;
• O dom?nio Archaea re?ne microrganismos unicelulares procariontes, sem n?cleo celular, semelhantes morfologicamente ?s bact?rias, mas geneticamente e bioquimicamente distintos tanto delas quanto dos eucariontes, grupo que inclui animais, plantas, fungos e algas.

A consolida??o do sistema de classifica??o em tr?s dom?nios ? Bacteria, Archaea e Eukarya ? ocorreu apenas na d?cada de 1990. Por isso, as descobertas relacionadas ?s arqueias ainda s?o relativamente recentes. "A todo tempo estamos descobrindo algo novo sobre as arqueias. A Pyrodictiaceae, por exemplo, foi descoberta h? cerca de dez anos", afirmou Butarelli.

Vulc?o da Ilha Deception favorece organismos hiperterm?filos

Atualmente, a Ant?rtida possui quatro vulc?es ativos, sendo tr?s no continente e um na Ilha Deception. Segundo as pesquisadoras, os vulc?es localizados no continente atingem temperaturas de at? 65°C, condi??o considerada insuficiente para selecionar arqueias hiperterm?filas.

J? as fumarolas da Ilha Deception ultrapassam os 100°C, criando condi??es adequadas para a sobreviv?ncia desses microrganismos.

Antes da descoberta da Pyroantarcticum pellizari, outro grupo de arqueias hiperterm?filas j? havia sido identificado em fumarolas ant?rticas por pesquisadores estrangeiros. No entanto, organismos do g?nero Pyrodictium, pertencentes ? fam?lia Pyrodictiaceae, eram encontrados principalmente em fontes hidrotermais do oceano profundo.

Bendia explicou que essas fontes hidrotermais podem atingir temperaturas superiores a 400°C e oferecem elementos qu?micos essenciais para a manuten??o da vida microbiana. Ao mesmo tempo, a ?gua ao redor permanece em torno de 4°C, caracter?stica t?pica de regi?es profundas do oceano.

Segundo a pesquisadora, essas diferen?as de temperatura e press?o indicam a capacidade de sobreviv?ncia em ambientes extremos e levantam hip?teses sobre mecanismos biol?gicos capazes de permitir a adapta??o a condi??es t?o contrastantes.

Inicialmente, as cientistas acreditavam que o microrganismo encontrado pertencia ao mesmo g?nero das arqueias conhecidas em fontes hidrotermais marinhas profundas. No entanto, a arqueia identificada vive em uma fumarola de superf?cie, em ambiente polar e sob condi??es atmosf?ricas diferentes.

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Genoma revelou mecanismos de adapta??o do microrganismo

Para classificar um novo g?nero e esp?cie, as pesquisadoras utilizaram protocolos que envolvem an?lises de filogenia, adapta??es moleculares, gen?mica comparativa e fun??es biol?gicas desempenhadas pelos organismos.