Um artigo recente publicado no BioRxiv analisa os genomas de sete cepas de Colwellia para descobrir exatamente como a vida se adapta a alta pressão .
Crédito: JPL / NASA
As fontes hidrotermais alcalinas do fundo do mar foram teorizadas como um local onde a vida poderia ter se originado. A temperatura elevada, o pH alcalino e a ação exclusiva da ventilação concentram os minerais e criam gradientes energanãticos locais que podem promover reações metaba³licas primitivas. Embora a s vezes negligenciadas, as pressaµes hidrosta¡ticas extremas encontradas nos respiradouros do fundo do mar também podem facilitar vários tipos de montagem molecular que, de outra forma, não ocorreriam espontaneamente aoníveldo mar.
Hoje, existem muitos organismos complexos que persistiram, ou de outro modo habitaram o mar profundo atravanãs de várias adaptações metaba³licas e fisiola³gicas. Entre os mais extremos estãoos procariontes 'piezofalicos' ou amantes da pressão da familia Colwellia. Esses organismos podem ser encontrados nas trincheiras mais profundas, a 11.000 metros abaixo dasuperfÍcie, onde as pressaµes atingem 110 megapascal (a pressão atmosfanãrica éde 0,1 MPa). Um artigo recente publicado no BioRxiv analisa os genomas de sete cepas de Colwellia para descobrir exatamente como a vida se adapta a alta pressão .
O que eles descobriram foi que as cepas mais piezofalicas de Colwellia tinham naveis muito mais altos de aminoa¡cidos ba¡sicos e hidrofa³bicos em seu proteoma. Isso provavelmente estabilizaria e limitaria a intrusão de águanas proteanas sob pressão. O grupo piezofalico também possuaa mais genes para proteanas de replicação, recombinação e reparo, além de motilidade celular e biogaªnese da parede e membrana celular. Mais especificamente, eles tinham uma porcentagem mais alta de a¡cidos graxos insaturados e formas variantes de colesterol que são cruciais para ajustar e manter a fluidez da membrana sob alta pressão.
Curiosamente, muitos desses genes foram encontrados exclusivamente em regiaµes altamente varia¡veis ​​conhecidas como ilhas gena´micas, indicando que essas adaptações provavelmente foram facilitadas pela transferaªncia horizontal de genes atravanãs de transposases ou outros elementos ma³veis. Uma peculiaridade encontrada nessas regiaµes varia¡veis ​​éa abunda¢ncia dos sistemas genanãticos toxina-antitoxina rapidamente modificados, que também são encontrados em muitas bactanãrias. Outra observação foi que o grupo piezofalico não possuaa TMAO redutase, a enzima que reduz o TMAO ao TMA. Isso foi atribuado a uma necessidade preferencial do TMAO como um 'pieza³lito' em vez de seu uso alternativo como um aceitador de elanãtrons .
Ao examinar mais de perto a energia e a respiração, os autores identificaram um agrupamento adicional de genes NADH ubiquinona oxidoredutase 'nuo' em pieza³filos. Essa desidrogenase exclusiva da NADH transloca quatro pra³tons por dois elanãtrons e pode ajudar na aquisição de energia sob alta pressão. Curiosamente, observa-se que a bactanãria shewanella - hoje famosa por seu transporte eclanãtico de elanãtrons dependente de rotação atravanãs de circuitos de elanãtrons multi-heme - tem muitas semelhanças com Colwellia. Estes incluem não apenas o mesmo tipo de oxidoredutase de NADH mencionado acima, mas também sistemas genanãticos semelhantes de toxina hipercaria¡vel-antitoxina.