Bactéria é Ressuscitada depois de milhões de anos sob o gelo, Indica que micróbios marcianos são Possíveis .
A
maioria dos pesquisadores microbianos crescem as suas células -pratos
de petri para estudar como elas respondem ao estresse e condições
prejudiciais. Mas
, com o apoio do financiamento da NASA, pesquisadores do Departamento
de Ciências Biológicas da LSU tentaram algo quase inédito : estudar a
sobrevivência microbiana em gelo para entender como os microorganismos
podem sobreviver no antigo permafrost , ou talvez até mesmo enterrado no
gelo em Marte.
Brent Christner , professor associado de ciências biológicas , e seus colegas na LSU , incluindo pós-pesquisador Markus Dieser e Mary Lou Applewhite Professor João Batista , recentemente teve resultados na reparação do ADN em micróbios aprisionados no gelo aceitos na revista Applied and Environmental Microbiology. Para entender como os micróbios sobrevivem em condições de congelação , Christner e colegas voltados para análise de ADN , a molécula hereditária que codifica as instruções genéticas utilizadas no desenvolvimento e na função de todos os organismos.
" Os micróbios são compostos de macromoléculas que , mesmo congelado , estão sujeitos à decadência ", disse Christner . "Nós sabemos de uma série de reações espontâneas que resultem em danos ao DNA. "
O pior tipo de dano é conhecido como uma quebra de cadeia dupla , em que o DNA do micróbio é clivada em duas peças separadas que precisam ser colocados juntos para fazer o cromossomo funcional.
"Esse tipo de dano é inevitável se as células existem congelados no permafrost por milhares de anos e não pode fazer reparos ", disse Christner . " Imagine que o micróbio é em gelo durante longos períodos de tempo e o seu ADN é progressivamente se cortar em pedaços. Eventualmente, haverá um momento em que o DNA do micróbio torna-se tão danificado que ele não é mais uma molécula de armazenamento de informação viável. O que resta é um cadáver. "
A situação parece terrível para a longevidade de micróbios no gelo. Mas, curiosamente, os pesquisadores foram capazes de reviver os micróbios enterrados no gelo e permafrost por centenas de milhares a milhões de anos. Na verdade, Christner conseguiu reviver vários tipos diferentes de bactérias na parte inferior da calota de gelo Guliya no planalto Qinghan - tibetano no oeste da China - gelo que é 750 mil anos de idade , desde muito antes da idade dos seres humanos.
Brent Christner , professor associado de ciências biológicas , e seus colegas na LSU , incluindo pós-pesquisador Markus Dieser e Mary Lou Applewhite Professor João Batista , recentemente teve resultados na reparação do ADN em micróbios aprisionados no gelo aceitos na revista Applied and Environmental Microbiology. Para entender como os micróbios sobrevivem em condições de congelação , Christner e colegas voltados para análise de ADN , a molécula hereditária que codifica as instruções genéticas utilizadas no desenvolvimento e na função de todos os organismos.
" Os micróbios são compostos de macromoléculas que , mesmo congelado , estão sujeitos à decadência ", disse Christner . "Nós sabemos de uma série de reações espontâneas que resultem em danos ao DNA. "
O pior tipo de dano é conhecido como uma quebra de cadeia dupla , em que o DNA do micróbio é clivada em duas peças separadas que precisam ser colocados juntos para fazer o cromossomo funcional.
"Esse tipo de dano é inevitável se as células existem congelados no permafrost por milhares de anos e não pode fazer reparos ", disse Christner . " Imagine que o micróbio é em gelo durante longos períodos de tempo e o seu ADN é progressivamente se cortar em pedaços. Eventualmente, haverá um momento em que o DNA do micróbio torna-se tão danificado que ele não é mais uma molécula de armazenamento de informação viável. O que resta é um cadáver. "
A situação parece terrível para a longevidade de micróbios no gelo. Mas, curiosamente, os pesquisadores foram capazes de reviver os micróbios enterrados no gelo e permafrost por centenas de milhares a milhões de anos. Na verdade, Christner conseguiu reviver vários tipos diferentes de bactérias na parte inferior da calota de gelo Guliya no planalto Qinghan - tibetano no oeste da China - gelo que é 750 mil anos de idade , desde muito antes da idade dos seres humanos.
Guliya calota de gelo
Crédito: Universidade Estadual de Ohio
Mas como é possível que os micróbios para contrariar as expectativas e sobreviver por períodos tão longos quando congelados? A sobrevivência dos microrganismos em gelo antigo glacial e permifrost tem sido tipicamente atribuído à sua capacidade de persistir em um estado dormente metabolicamente inerte. Mas mesmo essa explicação não leva em conta os níveis de fundo de radiação ionizante que causam danos ao DNA desses micróbios, congelada no fundo de uma geleira ou não.
Microorganismos e partículas filtradas através de núcleos de gelo glacial visualizados por microscopia eletrônica de varredura. (A) Partículas preso em (1) ice 1800-year-old de Taylor Dome, Antarctica, (2) de gelo de 12.000 anos de idade, de Sajama, na Bolívia, e (3) no gelo 200 anos de Guliya, China. (B) (1) Coccal (2), filamentosas, e (3) bactérias em forma de bastonete no gelo 1800 anos de Taylor Dome. (C) (1) diatomáceas de gelo de 12.000 anos de idade, de Sajama, e (2) grãos de pólen de gelo de 200 anos de idade, de Guliya
Mas como é possível que os micróbios para contrariar as expectativas e sobreviver por períodos tão longos quando congelados? A sobrevivência dos microrganismos em gelo antigo glacial e permifrost tem sido tipicamente atribuído à sua capacidade de persistir em um estado dormente metabolicamente inerte. Mas mesmo essa explicação não leva em conta os níveis de fundo de radiação ionizante que causam danos ao DNA desses micróbios, congelada no fundo de uma geleira ou não.
Microorganismos e partículas filtradas através de núcleos de gelo glacial visualizados por microscopia eletrônica de varredura. (A) Partículas preso em (1) ice 1800-year-old de Taylor Dome, Antarctica, (2) de gelo de 12.000 anos de idade, de Sajama, na Bolívia, e (3) no gelo 200 anos de Guliya, China. (B) (1) Coccal (2), filamentosas, e (3) bactérias em forma de bastonete no gelo 1800 anos de Taylor Dome. (C) (1) diatomáceas de gelo de 12.000 anos de idade, de Sajama, e (2) grãos de pólen de gelo de 200 anos de idade, de Guliya
Crédito: Universidade Estadual de Ohio
"Para sobreviver a isso , estudos de longo diferentes para ponto instância, para a dormência , ou" metabolismo câmera lenta ", mas , independentemente do estado fisiológico , sem reparo do DNA ativo um organismo irá acumular danos no DNA de uma forma que vai levar à morte celular , " Dieser disse .
Resultados de Christner e recentes apontam o papel dos colegas de uma outra explicação : mecanismos de reparo do DNA que podem operar mesmo sob condições de congelamento . Em experimentos de laboratório , Christner e colegas tomaram suspensões congeladas de bactérias nativas de permafrost siberiano e oa expôs a uma dose de danos no DNA em radiação ionizante equivalente ao que os micróbios teriam experimentado durante ~ 225.000 anos enterrados no permafrost . Os pesquisadores, então, deixar que os micróbios incubar a baixa temperatura ( 5 ° F ) por um período de dois anos , verificando periodicamente a integridade do DNA dos micróbios.
Localização dos locais de amostragem com o número de unidades formadoras de colónias ( CFU) por mililitro , isolado a partir de núcleos de gelo a partir dessa região indicada entre parênteses.
"Para sobreviver a isso , estudos de longo diferentes para ponto instância, para a dormência , ou" metabolismo câmera lenta ", mas , independentemente do estado fisiológico , sem reparo do DNA ativo um organismo irá acumular danos no DNA de uma forma que vai levar à morte celular , " Dieser disse .
Resultados de Christner e recentes apontam o papel dos colegas de uma outra explicação : mecanismos de reparo do DNA que podem operar mesmo sob condições de congelamento . Em experimentos de laboratório , Christner e colegas tomaram suspensões congeladas de bactérias nativas de permafrost siberiano e oa expôs a uma dose de danos no DNA em radiação ionizante equivalente ao que os micróbios teriam experimentado durante ~ 225.000 anos enterrados no permafrost . Os pesquisadores, então, deixar que os micróbios incubar a baixa temperatura ( 5 ° F ) por um período de dois anos , verificando periodicamente a integridade do DNA dos micróbios.
Localização dos locais de amostragem com o número de unidades formadoras de colónias ( CFU) por mililitro , isolado a partir de núcleos de gelo a partir dessa região indicada entre parênteses.
Crédito: Universidade Estadual de Ohio
Como
esperado , a radiação ionizante danificou o cromossoma circular
microbiana , transformando-a numa mistura de pedaços menores. O
que surpreendeu os pesquisadores foi que , ao longo de dois anos no
freezer, os pedaços de DNA começaram a voltar juntos em sua devida ordem .
"Este não é um processo aleatório ", disse Christner . " Isso nos diz que as células estão a reparar seu DNA. Isto é importante porque nós normalmente não pensamos neles como sendo condições em que processos biológicos complexos estão acontecendo . "
Christner disse que estes resultados tornam -os razoáveis especular que , se a vida já evoluiu em Marte e micróbios ainda são congelados em algum lugar no subsolo , os micróbios ainda pode ser viável se dadas as condições adequadas .
" Ele só fica olhando melhor para as condições de habitabilidade de Marte ", disse Christner . " Isso é relevante no sentido astrobiológicos porque se esses mecanismos de reparo do DNA operar em criosfera da Terra , os micróbios extraterrestres podem estar usando este mecanismo de sobrevivência para persistir em outros mundos gelados do sistema solar. Estamos muito entusiasmados com estes resultados . "
"Este não é um processo aleatório ", disse Christner . " Isso nos diz que as células estão a reparar seu DNA. Isto é importante porque nós normalmente não pensamos neles como sendo condições em que processos biológicos complexos estão acontecendo . "
Christner disse que estes resultados tornam -os razoáveis especular que , se a vida já evoluiu em Marte e micróbios ainda são congelados em algum lugar no subsolo , os micróbios ainda pode ser viável se dadas as condições adequadas .
" Ele só fica olhando melhor para as condições de habitabilidade de Marte ", disse Christner . " Isso é relevante no sentido astrobiológicos porque se esses mecanismos de reparo do DNA operar em criosfera da Terra , os micróbios extraterrestres podem estar usando este mecanismo de sobrevivência para persistir em outros mundos gelados do sistema solar. Estamos muito entusiasmados com estes resultados . "
Contatos e fontes : Ashley Berthelot
Louisiana State University
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