Pesquisadores estão analisando se a lagoa hipersalina localizada no litoral do Rio de Janeiro possui características semelhantes às lagoas intermitentes encontradas na superfície de Marte. Para auxiliar na resposta a uma das questões mais fascinantes da exploração espacial – se Marte pode abrigar vida como a conhecemos –, cientistas do Laboratório de Astrobiologia (AstroLab), ligado ao Instituto de Química da Universidade de São Paulo (USP), utilizam a bactéria Staphylococcus nepalensis (S. nepalensis).
A bactéria e seu habitat extremo
A S. nepalensis, descoberta inicialmente em 2003 no sistema digestivo de cabras do Nepal, foi posteriormente detectada em diversos outros hospedeiros e ambientes, incluindo a saliva de gatos domésticos e certas lagoas hipersalinas na área de Araruama, no Rio de Janeiro, onde a concentração de sal ultrapassa a da água do mar.
Devido à sua notável capacidade de sobreviver em um ambiente tão severo, esta bactéria está sendo objeto de estudos em experimentos que replicam condições extremas marcianas, como as encontradas nas chamadas salmouras intermitentes – pequenos fluxos de água altamente salgada que surgem brevemente na superfície de Marte.
Estudo da resistência a condições adversas
Analisar como a bactéria resiste a altos níveis de sal e a mudanças abruptas na salinidade permite entender o potencial de ambientes marcianos passageiros, como essas salmouras, reunirem os requisitos mínimos para a sobrevivência de microrganismos extremófilos, seres vivos adaptados a condições extremas para a maioria das formas de vida conhecidas.
Em 2019, um grupo de pesquisa vinculado ao AstroLab localizou a S. nepalensis em amostras coletadas no complexo de lagoas que abrange seis municípios na Região dos Lagos, no litoral fluminense (RJ), e que detém a maior massa de água hipersalina permanente do planeta. A bactéria foi encontrada especificamente na lagoa Brejo do Espinho, um corpo d'água salgada conectado ao mar por um canal, caracterizado por baixa profundidade média, variando entre 2 cm e 2 m, o que intensifica a variação de salinidade ao longo do ano.
Durante os períodos de estiagem, a concentração de sal aumenta significativamente, enquanto nas estações chuvosas ela cai drasticamente. A S. nepalensis demonstrou uma adaptação tão eficaz a essa oscilação sazonal que se tornou um modelo valioso para testar como a vida microbiana poderia se manter em um local extremamente hostil como a superfície marciana.
Química dos sais em Marte
O cloreto de sódio é o sal mais comum em nosso planeta, assim como o carbonato de cálcio, o sulfato de cálcio e o bicarbonato de sódio. Nenhum desses sais apresenta a caotropia, a propriedade de desorganizar macromoléculas vitais como proteínas e DNA, o que levaria à destruição de ligações químicas e perda de função biológica.
Em contraste, a composição salina de Marte é distinta. Desde 2008, através da missão Phoenix, sabe-se que a superfície marciana contém quantidades consideráveis de percloratos, sais incomuns na Terra. Os percloratos de cálcio, magnésio e sódio presentes em Marte são altamente caotrópicos. Contudo, uma característica desses sais oferece otimismo: os percloratos, sobretudo os de magnésio e cálcio, são higroscópicos, atraindo moléculas de água e reduzindo drasticamente o ponto de congelamento de soluções aquosas.
Isso pode favorecer a formação das salmouras na superfície marciana, onde a temperatura média é de aproximadamente -60 °C, podendo variar entre -150 °C nos polos e +20 °C perto do equador marciano. Mesmo em pequenas e intermitentes quantidades, essa água líquida hipersalina poderia existir durante o verão do planeta, um dado encorajador para a possibilidade de alguma forma de vida se sustentar lá. Adicionalmente, extremófilos encontrados no deserto do Atacama, no Chile, utilizam percloratos como fonte de energia, e este deserto é visto como um ambiente análogo ao marciano.
Ciclos de verão no Planeta Vermelho
O grupo de pesquisadores do AstroLab investiga como a S. nepalensis pode se ajustar às condições marcianas, aproveitando seus mecanismos para lidar com os efeitos dos percloratos. O foco é entender a resposta do microrganismo aos ciclos das salmouras intermitentes do verão marciano, que congelam à noite e retornam ao estado líquido durante o dia.
As salmouras marcianas não são estáveis. Com o aumento da temperatura diurna, a água derrete, tornando-se mais acessível para as reações químicas biológicas. Simultaneamente, a maior presença de água líquida dilui o sal acumulado na salmoura. Ao cair da noite e diminuir a temperatura superficial, ocorre o oposto: as soluções congelam, reduzindo a água líquida disponível e promovendo a dessecação e o aumento da concentração de sal no gelo. Essa instabilidade impõe desafios biológicos significativos à vida conhecida em curtos períodos.
Os resultados dos experimentos, apelidados informalmente de Summer on Mars, poderão indicar se a flexibilidade adaptativa da S. nepalensis, observada na lagoa fluminense, pode servir como um caminho de adaptação aos estressores ambientais marcianos.
Mecanismos genéticos e adaptação
Além da tolerância a grandes variações de salinidade, a S. nepalensis também é estudada por sua habilidade de realizar a transferência horizontal de genes de resistência a antibióticos para a Staphylococcus aureus (S. aureus), uma espécie do mesmo gênero presente na pele e vias respiratórias de humanos e outros animais.
Diferentemente da S. nepalensis, a S. aureus pode provocar infecções graves e tem sido alvo de pesquisas devido à sua letalidade em certos casos. A transferência genética horizontal é particularmente preocupante, pois pode aumentar a resistência da S. aureus aos tratamentos existentes. Este mecanismo ocorre dentro da mesma geração, permitindo a aquisição de novas características sem depender da herança genética de múltiplas gerações, acelerando a adaptação a pressões ambientais seletivas.
Os pesquisadores do AstroLab também examinam a genética da S. nepalensis para descobrir os mecanismos moleculares por trás dessa capacidade adaptativa, visando identificar quais genes são ativados quando a bactéria é exposta a estressores como altas concentrações de percloratos e variações extremas de salinidade. Os achados desses estudos deverão aprofundar o conhecimento sobre a habitabilidade de Marte e os possíveis modos de adaptação da vida microbiana a condições extremas em outros corpos celestes.