PROFESSOR

PAULO CESAR

PORTAL DE ESTUDOS EM QUÍMICA
 

DICAS PARA O SUCESSO NO VESTIBULAR: AULA ASSISTIDA É AULA ESTUDADA - MANTER O EQUILÍBRIO EMOCIONAL E O CONDICIONAMENTO FÍSICO - FIXAR O APRENDIZADO TEÓRICO ATRAVÉS DA RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS.

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GFAJ-1, Uma Bactéria Insana

Ficheiro:GFAJ-1 (grown on arsenic).jpg

Células da bactéria GFAJ-1 cultivadas em arsênio

Nada de ETs, a descoberta anunciada em 2 de dezembro de 2010 à imprensa pela Nasa envolve um organismo deste planeta, mesmo. É a bactéria GFAJ-1, que, apesar de também respirar oxigênio e consumir açúcar como todos os outros seres vivos, possui a incrível capacidade de sobreviver em meio ao arsênio, substância altamente tóxica. E não é só isso: ela também o incorpora à sua estrutura celular, utilizando-o para funções químicas semelhantes às do fósforo.

Acreditava-se que todos os seres vivos dependiam de carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre, que formam nossos três componentes básicos: DNA, proteínas e gorduras. Mas a bactéria GFAJ-1 mostrou que, em condições extremas, é possível substituir o fósforo pelo arsênio (que é tóxico justamente porque tem uma composição muito parecida com a do fósforo e, por isso, pode tomar o seu lugar nas moléculas do organismo).

A descoberta foi descrita pela cientista Felisa Wolfe-Simon, do U.S. Geological Survey, e comandada pelos astrobiólogos Ariel Anbar e Paul Davies em parceria com a Nasa.

A bactéria foi encontrada no Lago Mono, na Califórnia (EUA), onde acreditava-se que a vida era impossível por causa da presença maciça de arsênio.

Mono Lake (EUA, Califórnia)

Mas ainda não se conseguiu provar que o organismo é capaz de substituir completamente o fósforo em sua composição. Segundo Paul Davies, o novo Santo Graal da ciência pode ser, agora, encontrar uma forma de vida que tenha essa propriedade.

O anúncio não é tão legal quanto se tivessem descoberto vida em Marte, mas ainda assim tem uma importância enorme: é uma prova de que a vida como nós a conhecemos não é a única possível. Apesar de a bactéria GFAJ-1 ser terráquea, ela indica que não precisamos procurar vida apenas em lugares que se pareçam com a Terra.

Além disso, os pesquisadores responsáveis pelo estudo acreditam que as descobertas possam ajudar no desenvolvimento de novas fontes de energia renováveis, baseadas em seres vivos que metabolizem o arsênio.

QUÍMICA DA VIDA

Descrição: O fósforo e o arsênio na tabela periódica.

O fósforo e o arsênio na tabela periódica

Consultando a tabela periódica dos elementos, notamos que o fósforo e o arsênio são vizinhos, ambos localizados no grupo 15. Por pertencerem ao mesmo grupo, apresentam características químicas semelhantes. Isso faz com que, em tese, um possa substituir o outro em algumas situações. Aliás, há diversas situações teóricas normalmente discutidas entre as pessoas ligadas à ciência e que envolvem substituições. Há muito comenta-se a possibilidade de uma forma de vida baseada em silício, em substituição ao carbono. Outras substituições imaginadas: oxigênio por enxofre, enxofre por selênio, cloro por bromo etc.

Analisando ainda a tabela periódica percebemos que, enquanto o fósforo encontra-se no período 3, o arsênio está no período 4. Isso significa que este tem um nível de energia (“camada eletrônica”) a mais que aquele e, consequentemente, o átomo de As (raio covalente igual a 119pm) é maior que o átomo de P (raio covalente igual a 106pm). Isso nos leva a crer que a presença de arsênio onde deveria haver fósforo provoca uma alteração na estrutura molecular. Os efeitos de tal alteração dependem de outros fatores mas, normalmente, gera uma instabilidade que deixa a molécula mais fraca, como nos é ensinado pela Química Orgânica.

Muito bem… O que torna a bactéria GFAJ-1 uma nova forma de vida? A resposta é simples: enquanto todos os seres vivos conhecidos são construídos usando, principalmente, seis elementos químicos essenciais – carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre -, a bactéria em questão substitui completamente o fósforo por arsênio, inclusive no arcabouço de seu DNA.

Descrição: Descrição: O fósforo na molécula de DNA.

Na estrutura da molécula de DNA, o fosfato é responsável pela conexão entre as pentoses de dois nucleotídeos, fazendo parte do “corrimão” da grande “escada” torcida que atua como material genético da maioria dos organismos vivos.

Na GFAJ-1, cada átomo de fósforo é substituído por um átomo de arsênio na mesma posição. Desconfiou-se dessa possibilidade quando os pesquisadores observaram um comportamento anômalo durante a eletroforese do DNA, que se deslocou no gel de forma completamente inesperada e nova.

Ainda não se sabe exatamente o quanto de alteração existe na estrutura geral da molécula, nem se as bases nitrogenadas são as mesmas das demais espécies. Essas respostas só serão possíveis após a determinação do arranjo tridimensional dos átomos e do sequenciamento do genoma da bactéria.

Extrapolando essas observações, somos levados a imaginar outras situações em que poderia ser encontrada a troca P − As:

bullet nas vias energéticas da célula; em vez de ATP/ADP, haveria ATAs/ADAs?
bullet na estrutura das membranas celulares. Em todos os seres vivos dotados de membranas, estas apresentam uma bicamada de fosfolipídios; teria essa bactéria uma bicamada de arsenolipídios?

As perguntas ainda são muitas, mas os estudos apenas começaram. As consequências dessa descoberta também ainda precisam ser compreendidas. Imediatamente temos, por exemplo, o aumento de possibilidades na busca de vida alienígena, já que podemos, agora, procurar outros tipos de organismos que fogem ao padrão previamente estabelecido. Além disso, o fato do arsênio poder integrar a estrutura de um organismo aumenta o número de mundos candidatos a abrigar vida, pois isso altera nosso conceito de condições de habitabilidade.

Enfim, essa descoberta vem, no mínimo, provar que ainda temos muito que compreender a respeito do fenômeno vida, e que a pesquisa biológica, por mais avançada que seja, está apenas engatinhando.

 

IMPLICAÇÃO

A descoberta deste micro-organismo que pode usar arsênio para construir os seus componentes celulares pode indicar que a vida pode formar-se na ausência de grandes quantidades de fósforo disponível, aumentando assim a probabilidade de encontrar vida noutro local do universo. A sua descoberta apoia a ideia já antiga de que a vida noutros planetas pode ter uma constituição química radicalmente diferente da constituição dos seres vivos da Terra e pode ajudar na procura de vida extraterrestre.

 

PERGUNTAS E RESPOSTAS

Qual é impacto desta descoberta?
Até então, a ciência conhecia apenas organismos com um tipo de material genético, um DNA igual para bactérias, archaea (um outro tipo de micro-organismo), e nós, os chamados eucariotos (animais, vegetais, fungos e protistas). Todos têm um DNA igual. É como se cada organismo fosse um livro, escrito com o mesmo alfabeto, mas cada um com um texto diferente. O que se descobriu agora foi um DNA um pouco diferente do que se conhece, capaz de ter o fósforo, elemento fundamental desta molécula, substituído por arsênio. Além disso, esta bactéria parece fazer este tipo de substituição também em outras moléculas, tais como em algumas proteínas.

 
Essa descoberta foi uma surpresa?
Já se desconfiava que pudessem existir outras formas de vida baseadas em elementos químicos atípicos e que o fósforo poderia ser substituído por outros elementos. Para os especialistas da área, portanto, não é algo tão surpreendente. Só que não havia nada concreto, nunca se tinha conseguido cultivar e identificar microrganismos com estas características.

 
O que muda em termos de conhecimento da biodiversidade?
Pelo fato de que todos os organismos conhecidos até então terem semelhança no DNA, o paradigma atual da ciência é de que todos os organismos vivos atuais vieram do mesmo ancestral. Essa nova descoberta abre a possibilidade de acreditarmos que alguns organismos vivos tenham vindo de um ancestral diferente. Desta forma, ela abre novas possibilidades de se conhecer melhor a origem da vida.

 
A definição de vida ficou um pouco mais complexa?
Sim, é uma novidade muito grande a respeito da biodiversidade, que pode se resumir apenas a esta espécie, que pode ter tido todos seus “parentes” já extintos, ou ser o primeiro de vários semelhantes que habitam ambientes inóspitos do nosso planeta. Não temos como saber.

 
Essa bactéria poderia ter evoluído a partir das formas de vida conhecidas, que tenham o nosso DNA?
Para falar em evolução, precisaríamos de um tempo maior, mas sem dúvida é um caso de um organismo adaptado àquele lago. Entretanto, se ele veio de um organismo conhecido, uma archaea ou uma bactéria que se adaptou, ainda não temos como dizer. Os cientistas responsáveis pelo estudo parecem acreditar que não. Mas ainda há muita coisa a ser investigada

 

BIBLIOGRAFIA

A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus
Felisa Wolfe-Simon, Jodi Switzer Blum, Thomas R. Kulp, Gwyneth W. Gordon, Shelley E. Hoeft, Jennifer Pett-Ridge, John F. Stolz, Samuel M. Webb, Peter K. Weber, Paul C. W. Davies, Ariel D. Anbar, Ronald S. Oremland
Science
2 December 2010
Vol.: ScienceXpress
DOI: 10.1126/science.1197258

Did nature also choose Arsenic?
F. Wolfe-Simon, P.C.W. Davies, A.D. Anbar
International Journal of Astrobiology
2009, January
Vol.: 8: 69-74

 

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Este site foi atualizado em 09/12/10