A jovem Terra também era rica em hidrogénio, graças à intensa atividade geológica e vulcânica.
Sydney, Austrália:
Três quartos de toda a matéria do universo são compostos de hidrogênio. A jovem Terra também era rica em hidrogénio, graças à intensa atividade geológica e vulcânica.
Assim como as estrelas queimam hidrogênio para produzir calor e luz através de reações nucleares, vida surgiu pela extração de energia desta molécula simples por meio de reações químicas.
Algumas dessas primeiras formas de vida eram archaea: uma enigmática terceira forma de vida descoberta apenas na década de 1970. (As outras duas formas são bactérias e eucariontes, o grupo que inclui todos os animais, plantas e fungos.)
Estudámos milhares de espécies de archaea para compreender como prosperaram durante milhares de milhões de anos no nosso planeta em constante mudança. Nos seus planos genéticos encontrámos instruções para a produção de enzimas especiais (chamadas hidrogenases) para colher energia do gás hidrogénio, o que lhes permite sobreviver em alguns dos ambientes mais punitivos da Terra. Nossa pesquisa mais recente foi publicada em Célula e Comunicações da Natureza.
Uma vida movida a hidrogênio
Archaea são encontradas em lugares onde nenhuma outra vida pode sobreviver. Por exemplo, alguns florescem em fontes termais ferventes, onde a água é tão ácida que dissolveria o ferro.
Aqui, o hidrogénio é continuamente formado a partir dos processos geotérmicos na crosta terrestre. Archaea devoram esse hidrogênio para reparar seus corpos e às vezes até crescem em condições que de outra forma seriam mortais.
Descobrimos que algumas archaea podem até fazer uso de pequenas quantidades de hidrogênio presentes no ar como fonte adicional de alimento. Esta capacidade provavelmente os ajudaria a sobreviver ao transporte através da atmosfera de uma fonte termal rica em hidrogénio para outra.
Sobrevivendo no escuro
Muitas archaea não são encontradas na superfície, mas vivem uma vida humilde no subsolo. As plantas e os animais não conseguem sobreviver neste ambiente porque não há luz ou oxigênio para sustentá-los.
Archaea encontrou uma solução: eles decompõem matéria orgânica profundamente enterrada em restos de plantas ou animais. Eles fazem isso por meio de um processo denominado “fermentação formadora de hidrogênio”.
Assim como no processo de fermentação da cerveja, as leveduras convertem o açúcar para produzir dióxido de carbono, essas arquéias que vivem no escuro convertem matéria orgânica para produzir gás hidrogênio.
Este processo libera alguma energia, mas apenas um pouco. Para sobreviver, algumas archaea formam células ultrapequenas para minimizar suas necessidades energéticas. Muitos também são parasitas de outros micróbios, roubando matéria orgânica para alimentar o seu próprio crescimento.
Archaea produzindo metano
Muitas archaea vivem em ambientes extremos, mas algumas encontram um lar acolhedor nos animais.
No intestino animal, muitas bactérias ajudam a digerir os alimentos através da fermentação formadora de hidrogênio. Mas um grupo de archaea conhecido como metanógenos comem hidrogênio e exalam o potente gás de efeito estufa: o metano.
Os metanógenos são especialmente abundantes e ativos nos intestinos do gado, responsáveis por cerca de um terço das emissões de metano causadas pelo homem. Também temos trabalhado em maneiras de inibir a atividade dos metanógenos intestinais para reduzir essas emissões.
Estas mesmas archaea também são responsáveis pelas emissões de metano de muitas outras fontes, desde cupinzeiros para descongelamento do permafrost e até mesmo árvores.
Aprendendo com a economia do hidrogênio de Archaea
À medida que as nossas sociedades tentam afastar-se dos combustíveis fósseispoderemos aprender com a economia do hidrogénio das archaea, que prosperou durante milhares de milhões de anos.
Grande parte do hidrogênio da Terra está retido na água. (É o H em H₂O.) Para extrair o hidrogênio e trabalhar com ele, as indústrias atualmente precisam catalisadores caros, como platina. No entanto, existem também catalisadores biológicos de hidrogénio, enzimas chamadas hidrogenases, que não requerem metais preciosos e funcionam sob uma gama mais ampla de condições.
Descobrimos que alguns archaea produz hidrogenases altamente simplificadas. Estas enzimas podem formar uma base para catalisadores de hidrogénio mais eficientes e económicos.
Hidrogênio e a história da vida
Talvez o hidrogénio seja a chave para a nossa energia futura. Mas vale ressaltar que o hidrogênio também ajuda a explicar o nosso passado.
Os primeiros eucariotos (os ancestrais de todos os animais, plantas e fungos) evoluíram há cerca de dois bilhões de anos, quando uma célula de arquea e uma célula bacteriana mesclados.
Por que eles se fundiram? A teoria mais amplamente aceita, conhecida como “hipótese do hidrogênio”, sugere que a fusão de duas células permite que elas troquem gás hidrogênio de maneira mais eficiente. Um provável cenário é a célula archaeal que sobreviveu produzindo hidrogênio, que a célula bacteriana então comeu para produzir sua própria energia.
Eventualmente, este processo deu origem a todos os eucariontes ao longo de um bilhão de anos de evolução. A maioria dos eucariontes modernos, incluindo os humanos, perderam desde então a capacidade de usar hidrogênio.
Mas ainda existem vestígios de arqueas e bactérias antigas. O corpo de nossas células vem de archaea, enquanto as organelas produtoras de energia dentro das células, chamadas mitocôndrias, são derivadas de bactérias.
O hidrogénio pode ser simples, mas ajudou a criar grande parte da complexidade da Terra.
(Autores:Pok Man LeungBolsista de Pesquisa em Microbiologia, Universidade Monash e Chris GreeningProfessor, Microbiologia, Universidade Monash)
(Declaração de divulgação: Chris Greening recebe financiamento do Conselho Australiano de Pesquisa, Conselho Nacional de Saúde e Ciências Médicas, Divisão Antártica Australiana, Programa de Ciência da Fronteira Humana e Wellcome Trust. Pok Man Leung não trabalha, presta consultoria, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que se beneficiaria com este artigo e não revelou nenhuma afiliação relevante além de sua nomeação acadêmica)
Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
(Exceto a manchete, esta história não foi editada pela equipe da NDTV e é publicada a partir de um feed distribuído.)
