Organismos que desafiam a vida, prosperando em ambientes em que a maioria dos outros seres vivos não conseguiria suportar. Até agora, não há consenso científico em torno dos critérios de classificação para as várias categorias de extremófilos, organismos capazes de sobreviver e crescer em condições físicas ou químicas extremas. Para tentar superar essa limitação, a cientista molecular Ana Paula Schiavo propôs um novo sistema de classificação dos halófilos, uma subcategoria de extremófilos que vive em altas concentrações de cloreto de sódio, o sal mais abundante do planeta Terra.

A proposta inédita de unificação e padronização dos halófilos é um dos frutos da tese de doutorado defendida pela pesquisadora no Instituto de Química (IQ) da USP, com financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

“É uma proposta audaciosa que pode virar um marco na ciência”, avalia o microbiologista Rubens Tadeu Duarte, professor da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Uma das principais referências da área no Brasil, Duarte não participou da pesquisa. 

A abordagem de Ana Paula Schiavo também pode ser relevante para a astrobiologia, área que estuda a origem, a evolução e a distribuição da vida no Universo. Marte, por exemplo, deve ter lagos de água salgada debaixo da superfície, além de salmouras superficiais intermitentes nas regiões próximas do equador, durante os dias de verão. Um sistema de classificação unificado, baseado em critérios objetivos, poderia ajudar na comunicação entre os especialistas em halófilos – que precisam de condições hipersalinas – e halotolerantes – que sobrevivem nessas condições –, cujo potencial de adaptação a ambientes com alta salinidade é explorado para a compreensão dos limites da vida no ambiente marciano.

O planeta Marte possui uma superfície castigada pela radiação ultravioleta e com alta concentração de sais nocivos à vida. Buscando entender como a vida microbiana poderia resistir a esse ambiente inóspito, a pesquisadora decidiu fazer de seu doutorado uma investigação sobre os extremófilos. E foi na região ferrífera de Diamantina, em Minas Gerais (MG) – um ambiente análogo ao marciano –, que a pesquisadora procurou por espécies que poderiam resistir simultaneamente ao ultravioleta e à hipersalinidade.

A pesquisadora se deparou, então, com uma situação inusitada: os critérios de classificação dos extremófilos são largamente arbitrários e não há consenso em torno de um sistema classificatório objetivo. Essa falta de acordo da comunidade científica em torno de critérios objetivos abre caminho para a coexistência de múltiplas classificações, que podem gerar ruídos de comunicação desnecessários entre especialistas. 

“As classificações encontradas na literatura de estudos dos extremófilos deixam a desejar quanto ao rigor. É uma situação caótica”, avalia Ana Paula Schiavo. Ela aponta que não há sequer acordo sobre o que define um organismo extremófilo. Também não há fronteiras claras distinguindo os extremófilos dentro de cada uma das categorias, como termófilos e hipertermófilos (que se dão bem com altas temperaturas), ou acidófilos (que vivem em ambientes acídicos) e alcalófilos (que gostam de meios alcalinos). “Pesquisadores diferentes consideram coisas diferentes”, resume Rubens Duarte.

A cientista também percebeu que muitos trabalhos sequer mediam corretamente o ponto de crescimento ótimo das espécies – quando mostram maior capacidade de crescimento em relação aos recursos disponíveis. Isso levou a pesquisadora a fazer um levantamento de 1.298 espécies descritas como halófilas e halotolerantes nos artigos publicados entre 1967 e 2021 em um dos principais periódicos de microbiologia, o International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology.

O levantamento expôs um problema recorrente na literatura científica da área: as distinções usuais entre os níveis “leve”, “moderado” e “extremo” de halofilia costumam usar faixas de concentração salina do meio em que vivem os extremófilos, sem justificar a escolha dos limites para a categorização, o que gera situações incoerentes. “Nas classificações atuais, a concentração mínima de sal em que halófilos têm que crescer para serem considerados halófilos leves é menor que a concentração média do oceano”, exemplifica a pesquisadora. Ela ressalta a incongruência dessa conclusão e questiona: “Como podem os oceanos, os maiores biomas do mundo, serem considerados ambientes extremos?”.

A pesquisa de Ana Paula Schiavo propõe resolver o problema considerando a raridade estatística das espécies encontradas na natureza, dividindo os adaptados a condições hipersalinas por métricas de quartil, um recurso estatístico muito comum. O critério da classificação é o crescimento ótimo da espécie em crescentes faixas de concentração de salinidade.

A primeira e mais significativa fronteira estabelecida pela pesquisa é a concentração de cloreto de sódio nos oceanos terrestres: abaixo dessa linha estão os não halófilos e os que podem ser considerados halotolerantes (que sobrevivem em concentrações de sal maior do que a dos oceanos, mas preferem concentrações menores ou iguais). Acima desse primeiro grupo está o segundo quartil, onde são classificados os micróbios levemente halófilos. O terceiro e o quarto quartil correspondem, respectivamente, às espécies moderadamente e extremamente halófilas.

“A contribuição inédita é avançar além de classificações usadas historicamente, buscando uma classificação baseada em critérios analíticos”, avalia Fabio Rodrigues. O artigo também é assinado pela bióloga Roberta Vincenzi, pós-doutoranda no Instituto Oceanográfico (IO) da USP.

Partindo de organismos prospectados em Minas Gerais, a pesquisa de Ana Paula Schiavo buscou a padronização do conhecimento sobre microrganismos expostos a condições semelhantes às encontradas em Marte. A superfície do planeta vermelho é bastante inóspita à vida como a conhecemos. Exposto a níveis extremos de radiação ultravioleta, o regolito marciano tem alta concentração de sais nocivos à maquinaria biológica, como os percloratos de magnésio e de sódio, além de quantidades significativas de cloreto de sódio.

Em seu estudo sobre o quanto seres vivos unicelulares podem ser resilientes frente a diversas condições extremas, a pesquisadora aposta que, se a vida um dia já existiu no planeta, ela pode ter persistido em subsuperfície nos aquíferos que se encontram em estado líquido, devido à alta abundância de sais que diminuem o ponto de congelamento da água.

Além da produção da tese, o novo sistema de classificação gerou um artigo, ainda em versão pré-print: Proposal for new halophile classification system based on Statistical Rarity definition of extremophiles. O texto pode ser acessado enquanto passa pelo processo de revisão por pares em um dos principais periódicos da área, a revista Extremophiles.