Extremófilo

Definição Extremófilo

Extremófilos são organismos que evoluíram para sobreviver em ambientes outrora considerados totalmente inabitáveis. Estes ambientes são inóspitos, atingindo condições extremas de calor, acidez, pressão e frio que seriam fatais para a maioria das outras formas de vida. Como os extremófilos vivem em extremos do espectro, podem indicar a gama de condições sob as quais a vida é possível.

Uma coisa importante a notar, contudo, é que os extremófilos são “extremos” apenas de uma perspectiva antropocêntrica. Por exemplo, embora o oxigénio seja indispensável para nós próprios e grande parte da vida na Terra, muitos organismos florescem em ambientes sem oxigénio.

Extremófilos podem ser divididos em duas grandes categorias: organismos extremófilos, e organismos extremotolerantes. Como o sufixo “filico”, traduzido por “amoroso”, sugere, os organismos extremófilos requerem uma ou mais condições extremas para prosperar, enquanto os organismos extremotolerantes crescem de forma óptima em condições mais “normais” mas ainda são capazes de sobreviver a um ou mais valores físico-químicos extremos.

Os organismos mais extremófilos são organismos microscópicos pertencentes a um domínio da vida conhecido como arcaea. No entanto, dizer que os extremófilos estão restritos a este domínio seria incorrecto. Alguns extremófilos pertencem ao domínio das bactérias, e alguns são mesmo eucariotas multicelulares!

Importância na Investigação

As enzimas segregadas pelos extremófilos, denominadas “extremozimas”, que lhes permitem funcionar em ambientes tão proibitivos são de grande interesse para os investigadores médicos e biotecnológicos. Talvez eles sejam a chave para criar medicamentos de base genética, ou criar tecnologias que possam funcionar em condições extremas.

Astrobiólogos também se interessaram pelos extremófilos pela sua notável resiliência em ambientes de congelação. Os extremófilos, ou “psicrófilos”, que são activos em tais ambientes, levantam a possibilidade de vida noutros planetas, uma vez que a maioria dos corpos do sistema solar são congelados. Além disso, as propriedades bioquímicas de tais psicrófilos, tais como a capacidade de utilizar arsénio em vez de fósforo para criar energia, aumentam a possibilidade de vida extraterrestre. E, como os extremófilos podem indicar a gama de condições em que a vida é possível, também podem fornecer pistas sobre como e onde procurar vida noutros corpos solares.

Tipos de extremófilos

Obviamente, diferentes condições ambientais requerem diferentes adaptações por parte dos organismos que vivem essas condições. Os extremófilos são classificados de acordo com as condições sob as quais crescem. Normalmente, contudo, os ambientes são uma mistura de diferentes condições físico-químicas, exigindo que os extremófilos se adaptem a múltiplos parâmetros físico-químicos. Os extremófilos encontrados em tais condições são denominados “polyextremophiles”

Acidophile

Acidophiles are adapted to conditions with acidic pH values that range from 1 to 5. Este grupo inclui alguns eucariotas, bactérias, e arcaias que se encontram em locais como piscinas sulfúricas, áreas poluídas pela drenagem ácida de minas, e mesmo os nossos próprios estômagos!

Acidófilos regulam os seus níveis de pH através de uma variedade de mecanismos especializados – alguns dos quais são passivos (não exercendo energia), e alguns são activos (exercendo energia). Os mecanismos passivos envolvem geralmente o reforço da membrana celular contra o ambiente externo, e podem envolver a secreção de um biofilme para impedir a difusão de moléculas na célula, ou a mudança da sua membrana celular inteiramente para incorporar substâncias protectoras e ácidos gordos. Alguns acidófilos podem segregar moléculas tampão para ajudar a aumentar os seus níveis internos de pH. Os mecanismos activos de regulação de pH envolvem uma bomba de iões de hidrogénio que expulsa iões de hidrogénio da célula a uma taxa constantemente elevada.

Alakaliphiles

Alkaliphiles são adaptados a condições com valores básicos de pH de 9 ou superiores. Mantêm a homeostase tanto por mecanismos passivos como activos. Os mecanismos passivos incluem a pooling de poliaminas citoplasmáticas no interior da célula. As poliaminas são ricas em grupos de amino cargas positivas que protegem o citoplasma em ambientes alcalinos. Outro mecanismo passivo é ter uma baixa permeabilidade da membrana, o que dificulta o movimento de entrada e saída dos prótons da célula. O método activo de regulação envolve um canal iónico de sódio que transporta protões para a célula.

Thermophile

Termophiles prosperam em temperaturas extremamente elevadas entre 113 e 251 graus Fahrenheit. Podem ser encontrados em locais como respiradouros hidrotermais, sedimentos vulcânicos, e fontes termais. A sua sobrevivência em tais lugares pode ser acreditada aos seus extremozymes. Os aminoácidos destes tipos de enzimas não perdem a sua forma e não se desdobram em calor extremo, permitindo uma função apropriada contínua.

Psychrophile

Psychrophiles (também conhecidos como Criófilos) prosperam em temperaturas extremamente baixas de 5 graus Fahrenheit ou inferiores. Este grupo pertence aos três domínios da vida (bactérias, archaea, e eukarya), e podem ser encontrados em locais como solos frios, permafrost, gelo polar, água fria do oceano, e pacotes de neve alpina.

Uma forma de sobreviverem em frio extremo pode ser atribuída aos seus extremozymes, que continuam a funcionar a baixas temperaturas, e um pouco mais lentamente a temperaturas ainda mais baixas. Os psicrofilos são também capazes de produzir proteínas que são funcionais em temperaturas frias, e contêm grandes quantidades de ácidos gordos insaturados nas suas membranas de plasma que ajudam a proteger as células do frio. Mais notavelmente, porém, alguns psicrófilos são capazes de substituir a água do seu corpo pela trealose de açúcar, evitando a formação de cristais de gelo nocivos.

Xerófilo

Xerófilos crescem em condições extremamente secas que podem ser muito quentes ou muito frias. Foram encontrados em locais como o Deserto do Atacama, a Grande Bacia, e a Antárctida. Tal como os seus amigos psicrofílicos, alguns xerófilos têm a capacidade de substituir a água por trehalose, o que também pode proteger as membranas e outras estruturas de períodos com baixa disponibilidade de água.

Barófilo (Piezófilo)

Barófilos são organismos que crescem melhor sob pressões elevadas de 400 atm ou mais. Eles podem sobreviver regulando a fluidez dos fosfolípidos na membrana. Esta fluidez compensa o gradiente de pressão entre o interior e o exterior da célula, e o ambiente externo. Os barófilos extremos crescem optimamente a 700 atm ou mais, e não crescerão a pressões mais baixas.

Halófilo

Halófilo são organismos que requerem concentrações elevadas de sal para o crescimento. Em salinidades superiores a 1,5M, as bactérias procarióticas são predominantes. Ainda assim, este grupo pertence aos três domínios da vida, mas em menor número.

A superação dos desafios dos ambientes hipersalinos começa com a minimização da perda de água celular. Os halofílicos fazem-no através da acumulação de solutos no citoplasma, através de mecanismos variáveis. Os halofílicos utilizam uma bomba de iões de sódio-potássio para expulsar o sódio e o potássio de entrada. As bactérias halotolerantes equilibram a pressão osmótica utilizando glicerol como solutos compatíveis.

Exemplos de Extremófilos

Snottita

Tudo conhecido como “snoticle”, os snottites são constituídos por colónias de bactérias de cavernas, extremófilas e monocelulares. Estas colónias são semelhantes às estalactites, mas têm a consistência de, bem, ranho. Estas colónias de bactérias sobrevivem à toxicidade e acidez extremas, entre outras condições físico-químicas extremas. Sobrevivem usando quimiossíntese para transformar compostos de enxofre vulcânico em energia e resíduos de ácido sulfúrico.

P>P>O verme do tubo gigante é um extremista do mar profundo encontrado perto de fontes hidrotermais que vivem em condições de alta pressão, calor elevado, e sem luz solar. As águas perto de respiradouros hidrotermais podem atingir temperaturas de 600 graus Fahrenheit, e a pressão pode atingir até quase 9.000 psi! Sem aparelho digestivo próprio, sobrevivem em tais condições com a ajuda dos seus parceiros simbióticos: bactérias extremófilas que vivem no meio do intestino do verme do tubo gigante. As bactérias, que podem representar até metade do peso do verme, utilizam a quimiossíntese para transformar oxigénio, sulfureto de hidrogénio e dióxido de carbono em moléculas orgânicas que o verme pode utilizar como alimento.

Tardigrades

Tecnicamente mais extremotolerantes do que as extremófilas, estas criaturas microscópicas de oito patas são um dos organismos mais resilientes conhecidos pelo homem. Têm duas estratégias de sobrevivência: uma em caso de inundação, e outra em caso de congelação ou seca. Na ocorrência de uma inundação, os tardígrados insuflam-se como balões, permitindo-lhes flutuar até à superfície onde têm acesso ao oxigénio. Em caso de seca ou congelação, os tardígrados têm a notável capacidade de substituir mais de 97% da água do seu corpo por um tipo de açúcar chamado trehalose. Isto reduz a necessidade de água e impede a formação de cristais de gelo que de outra forma se formariam com água e prejudicariam estes organismos. Utilizando estas técnicas de sobrevivência, estas criaturas sobreviveram a temperaturas de -458 graus Fahrenheit a 300 graus Fahrenheit, pressões seis vezes superiores às encontradas nas partes mais profundas do oceano, doses letais de radiação, e mesmo o vácuo do espaço! Ainda assim, quanto mais tempo os atrasados permanecem em condições não óptimas, menores são as suas hipóteses de sobrevivência.

Loricifera

Estes organismos microscópicos foram primeiro recolhidos das profundidades de uma bacia do Mar Mediterrâneo onde a salmoura saturada de sal que habitam não se mistura com ou é regada pelas águas acima dela. Habitaram o sedimento marinho, prosperando neste ambiente salgado, sulfídico, gelado e altamente pressurizado, sem oxigénio nem luz. Isto é possível porque, ao contrário de nós, Loricifera tem hidrogenossomas que não necessitam de oxigénio, em vez de mitocôndrias, para produzir energia!

Grylloblattidae

Grylloblattidae é uma família de insectos psicrofílicos que se encontram em ambientes frios como os cumes das montanhas, glaciares, e lençóis de gelo. Eles preferem temperaturas entre 33,8 e 39,2 graus Fahrenheit – logo acima do congelamento. Quando as temperaturas descem abaixo de zero, estes insectos escavam através da neve e ficam perto do solo – de outro modo arriscam-se a morrer por cristais de gelo que se formam nos seus corpos.

Quiz

1. Um Psychrophile _________.
A. prospera em calor extremo.
B. cresce em alta salinidade.
C. é amante do frio.
D. XXXX
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2. Um órgão extremotolerante é ______________.
A. um organismo não encontrado na terra.
B. adaptado a condições extremas.
C. adaptado a condições moderadas e pode viver em condições extremas.
D. adaptado apenas a condições moderadas.

3. O micróbio Picrophilus torridus vive a níveis de pH de 0 (muito ácido). Que tipo de extremista é este?
A. um xerófilo.
B. um barófilo.
C. um alcalífero.
D. um acidófilo.

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