Vivendo no extremo!

Olá queridos leitores! Para encerrar nosso “Mês temático de Microbiologia”, iremos falar sobre os micro-organismos no meio ambiente. Como vocês já viram nos textos anteriores, encontramos esses organismos no nosso corpo, nas plantas, mas onde mais podemos encontrá-los no ambiente? Se a resposta foi em toda a parte, vocês estão corretos! Mas em todos os lugares mesmo? Sim, existe inclusive um grupo de micro-organismos que conseguem sobreviver nos ambientes mais inóspitos do planeta e que por isso levam o nome de extremófilos.

Os organismos extremófilos podem ser definidos como aqueles que conseguem crescer sob - até mesmo preferindo - condições ambientais extremas, como por exemplo, altas ou baixas temperaturas, baixo pH ou alta salinidade, ou seja, ambientes nos quais apenas um número limitado de espécies consegue viver e prosperar. O primeiro organismo descrito com essas características foi Thermus aquaticus, encontrado por Thomas Brock em nascentes de água com temperaturas superiores a 70 °C no Parque Nacional de Yellowstone nos Estados Unidos da América. Para quem não conhece esse é o parque americano em que o famoso urso Zé Colméia mora nos desenhos animados da Hanna-Barbera.

Fontes termais do Parque Nacional de Yellowstone nos Estados Unidos da América. Fonte: http://www.dreamstime.com/stock-image-yellowstone-national-park-image456241

Até o momento não se acreditava que algum ser vivo pudesse sobreviver durante muito tempo em temperaturas tão elevadas, mas a partir dessa descoberta foram encontradas, nos anos subsequentes, muitas outras espécies de organismos extremófilos. Algumas dessas espécies foram incluídas em um diferente domínio da vida, uma nova forma sugerida recentemente pelos cientistas para classificar os organismos, conhecidos como domínio Archaea (relembre no primeiro texto quem são as arqueas!).

Um exemplo bem interessante de organismo extremófilo é o fungo mitocondrial Crymyces antarcticus encontrado apenas em vales do deserto antártico. Estes fungos vivem sob estresse ambiental, com crescimento ótimo abaixo de 15°C, alta tolerância à acidez, e têm habilidade de lidar com altos níveis de radiação ultravioleta e radioatividade. Estudos recentes mostram que C. antarticus consegue sobreviver em condições especiais semelhantes àquelas encontradas no planeta Marte. Por esse motivo, esse fungo é considerado um organismo modelo para Astrobiologia e estudos com radiação gama.

As características especiais dos micro-organismos extremófilos chamaram a atenção dos cientistas para o uso biotecnológico em diversas áreas, como na indústria de fármacos, na agricultura e na produção de biocatalizadores. Na pesquisa científica, a Taq DNA polimerase termoestável é uma enzima encontrada no organismo Thermus aquaticus (daí o nome Taq) e foi descoberta por Brock. Sua utilização é ampla e de extrema importância nos laboratórios de biologia molecular até os dias de hoje, sendo sua função amplificar fragmentos de DNA pela técnica de PCR (Reações em cadeia de polimerase) para os mais diversos estudos de genética.

Outro exemplo vem do mesmo famoso parque do Zé colméia, onde várias bactérias dos gêneros Clostridium, Anaerobacter, Caloramator, Caldicellulosiruptor e Thermoanaerobacter têm sido identificadas vivendo nas fontes termais e utilizando as plantas que ali vivem para sobreviverem. Essas bactérias possuem enzimas que suportam altas temperaturas e conseguem degradar o material vegetal e utilizá-lo como fonte de alimento. Essas enzimas são de grande interesse da indústria de combustíveis, pois possuem potencial para conversão da celulose, presente nas plantas, em álcool, produzindo os chamados bicombustíveis.

Queridos leitores apresentamos aqui algumas das muitas, digamos, “moradias diferentes” dos micro-organismos! E também contamos um pouco de como esses micro-organismos tão diferentes podem nos auxiliar no desenvolvimento de novas e importantes tecnologias. E lembrem-se sempre: mesmo em um lugar muito diferente a vida está presente!

 Por Nathália Brancalleão

na_brancalleao@hotmail.com

Andressa Peres Bini

andressa.p.bini@gmail.com 

Referências Bibliográficas

Félix, D. J. D. S. (2008). Potencial biotecnológico dos micro-organismos extremófilos.

Onofri, S., Barreca, D., Rabbow, E., de Vera, J. P., Selbmann, L., & Zucconi, L. (2007). Antarctic rock fungi in space and mars simulated conditions. In Geophysical Research Abstracts (Vol. 9, pp. 9782-9783).

Tindall, K. R., & Kunkel, T. A. (1988). Fidelity of DNA synthesis by the Thermus aquaticus DNA polymerase. Biochemistry, 27(16), 6008-6013.

Vishnivetskaya, T. A.,  Hamilton-Brehm, S. D.,  Podar M., Mosher, J. J., Palumbo, A. V.,  Phelps T. J.,  Keller M.,  Elkins J.G. (2015). Community Analysis of Plant Biomass-Degrading Microorganisms from Obsidian Pool, Yellowstone National Park. Microbial Ecology, 69 (2), 333-345

Living to the extreme!

Hello dear readers! To end our '”themed month of Microbiology”, we will talk about the microorganisms in the environment. As you have seen in previous texts, we find these organisms in our body and in plants for example. But where else can we find them in the environment? If the answer is everywhere, you are correct! But really in all places? Yes, there is even a group of microorganisms that can survive in the most inhospitable environments on the planet and therefore they are called extremophiles.

Extremophiles microorganisms are defined as those that successfully grow under extreme environmental conditions where only a limited number of species can live and prosper, such as high or low temperatures, low pH or high salinity. The first microorganism described with these characteristics was Thermus aquaticus. This bacterium was found by Thomas Brock in hot springs environment with temperatures above 70 °C at Yellowstone National Park (YNP). For those who don’t know, this is the American park where the famous Yogi Bear lives in the cartoons.

Hot springs in Yellowstone National Park, U.S.A. Source: http://www.dreamstime.com/stock-image-yellowstone-national-park-image456241 

Until this discovery, it was not believed that any living thing could survive for long in such high temperatures, but after this fact be reported, in subsequent years many other species of extremophile microorganisms were found. Some of these species were included in a different domain of life, a new form recently suggested by scientists to classify organisms, known as Archaea domain (remember about in the first text who are the archaea!).

A very interesting example of extremophile microorganism is the mitochondrial fungus called Crymyces antarcticus that was found in valleys of the Antarctic wilderness. These fungi live under environmental stress, with good growth rate below 15 ° C, high tolerance to acidity and with the ability to handle with high levels of ultraviolet radiation and radioactivity. Recent studies show that C. antarticus survives under special conditions similar to those found on Mars. For this reason, this fungus is considered a model organism to study astrobiology and gamma radiation.

Special features of these microorganisms caught the attention of scientists for biotechnological use in several areas, such as drug industry, agriculture and the production of biocatalysts. In the scientific research for example, the thermostable Taq DNA polymerase is an enzyme that was found in the organism Thermus aquaticus (that’s why the name Taq) by Brock. This enzyme is daily used in molecular biology laboratories and its function is amplifying DNA fragments by PCR (Polymerase Chain Reaction) for different genetic studies.

Another example comes from the same famous Yellowstone National Park, where several bacteria from the genus Clostridium, Enterobacter, Caloramator, Caldicellulosiruptor and Thermoanaerobacter have been identified living in the hot springs and using plants that live there to survive. These bacteria have enzymes that support high temperatures and can degrade plant material to use it as a food (carbon) source. These enzymes are very interesting for fuel industry because it has the potential of conversion the cellulose present in plants in alcohol, producing the so-called biofuels.

Dear readers here are some of the many "different houses" of the microorganisms! And in this text we tried to talk a little about of how these extremophiles microorganisms can help us in the development of novel technologies. And always remember folks: even in a very different place, life is present!

 By Nathália Brancalleão

na_brancalleao@hotmail.com

Andressa Peres Bini

andressa.p.bini@gmail.com 

References

Félix, D. J. D. S. (2008). Potencial biotecnológico dos micro-organismos extremófilos.

Onofri, S., Barreca, D., Rabbow, E., de Vera, J. P., Selbmann, L., & Zucconi, L. (2007). Antarctic rock fungi in space and mars simulated conditions. In Geophysical Research Abstracts (Vol. 9, pp. 9782-9783).

Tindall, K. R., & Kunkel, T. A. (1988). Fidelity of DNA synthesis by the Thermus aquaticus DNA polymerase. Biochemistry, 27(16), 6008-6013.

Vishnivetskaya, T. A.,  Hamilton-Brehm, S. D.,  Podar M., Mosher, J. J., Palumbo, A. V.,  Phelps T. J.,  Keller M.,  Elkins J.G. (2015). Community Analysis of Plant Biomass-Degrading Microorganisms from Obsidian Pool, Yellowstone National Park. Microbial Ecology, 69 (2), 333-345