Dê-me pedras… eu faço um banquete

Chile… Deserto do Atacama… Ilha de Páscoa… Patagônia… Andes Chilenos… E eles [os micróbios] também estão por lá. É a ubiquidade dos microrganismos.
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E vamos começando pelos Andes Chilenos – um lugar árido e inóspito para humanos e grande parte das formas de vida. Apesar disso, microrganismos sobrevivem ali (e com sucesso!) partir de uma dieta muito peculiar: ar e rochas! Não bastasse ocupar esse ambiente, alguns também sobrevivem a grandes períodos de seca, grande fluxo de ultravioleta, lagos de ácido sulfúrico contendo metais tóxicos. Esses micróbios fixam CO2 em biomassa, comendo [leia: oxidando] minerais que contenham formas reduzidas de ferro e enxofre – é um processo que é mais ou menos como a fotossíntese, porém, a energia do sistema não vem do Sol, mas de minerais: é a quimiossíntese
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A partir do seu metabolismo, esses micróbios mobilizam metais que antes estavam presos em rochas (em inglês ore: rochas que contém minerais interessantes para a mineração). Dessa forma, esses minúsculos seres vivos adquirem uma importância econômica significativa na chamada biomineração. Nesse processo, a extração é feita com o auxílio de microrganismos e não há o uso excessivo das técnicas tradicionais que envolvem calor extremo e/ou produtos tóxicos que possuem efeitos nocivos tanto para os manipuladores quanto para o meio ambiente. Ainda no Chile, o deserto do Atacama é um dos ambientes mais extremos  –  descrito várias vezes como o deserto mais seco do mundo – e, tambémali, encontramos esses microrganismos “comedores-de-minerais”.

Essa pilha tem cerca 60.000 toneladas de material para que os micróbios que a habitam extraiam os preciosos minerais. Em detalhe, uma micrografia eletrônica de varredura mostrando as “Acidithiobacillus ferrooxidans” aderidas à partículas de calcopirita. A calcopirita é um mineral de cobre e uma das principais fontes de obtenção do mesmo. As bactérias possuem 1-2 micrômetros de comprimento.

Essas bactérias que oxidam o ferro, por exemplo, já foram encontradas no fundo dos oceanos, em minas ácidas, em áreas alagadas, em águas subterrâneas e em lagos. A geoquímica desses ambientes, consequentemente, pode ser alterada pela atividade metabólica desses procariotos – e, assim, a disponibilidade de minerais e os ciclos de macro e micronutrientes.
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Só para vermos como o metabolismo dos micróbios é variado, além da quimiossíntese (a energia proveniente de reações de oxirredução é utilizada na conversão do CO2 em biomassa) que falamos acima, podemos citar a fotossíntese anoxigênica (a energia proveniente da luz do sol é utilizados na conversão do CO2 em biomassa, mas não há a utilização do O2 como nos vegertais).
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A figura abaixo (clique nela para vê-la ampliada), retirada do livro de Tortora et al (2005), mostra a divisão de todos os organismos, de acordo com sua forma de metabolismo. Vele a pena observar que em todos os tipos de metabolismo temos representantes bacterianos!


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Algumas bactérias suportam um ambiente com o pH baixíssimo, perto de 1.0 (ácido); enquanto outros precisam de um pH  próximo 7.0 (neutro). Mas, continuando no exemplo inicial, com um metabolismo tão complicado (pH baixíssimos e quantidades traços de oxigênio), essas bactérias são difíceis de serem cultivadas e manipuladas em laboratório. Repare bem… DIFÍCIL.  Não, impossível. E é tão possível que pesquisas têm sido feitas para esclarecer melhor a parte molecular dos processos bioquímicos.
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Além disso, muitas questões ainda estão encucando muito os cientistas… Por exemplo: como esses microrganismos controlam essa dieta? O substrato da reação Fe(II) na presença de oxigênio pode gerar espécies reativas de oxigênio. Mas, mesmo em condições de anaerobiose (ausência de O2) o Fe(II) pode ser tóxico para algumas espécies. Como é o mecanismo de toxicidade do Fe(II) nestas bactérias? Como ocorre o transporte do Fe(II) para dentro e do Fe(III) para fora da célula? Possiveis transportadores são conhecidos, mas como eles funcionam ainda não está claro.
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Um fato interessante, mas que ainda carece de uma explicação, é o fato de os microrganismos acidófilos possuem as enzimas que oxidam o Fe(II) no lado extracelular da célula. Por sua vez, as bactérias neutrofílicas mantém sua maquinaria oxidativa no interior da célula. E o que acontece para que o Fe(III) formado no interior dessas células bacterianas não se precipite? Há formação de proteínas/polímeros que se ligam ao Fe(III)?
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A questão é que quanto mais se sabe, mais se vê que menos se sabe. E conhecendo mais sobre como funciona o metabolismo dos “comedores-de-minerais”, melhor poderemos entender o papel que esses organismos tiveram (e ainda têm) na geoquímica dos diferentes ambientes da Terra. Isso, sem contar as aplicações biotecnológicas/industriais que já estão sendo proporcionadas.
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Textos básicos em microbiologia:

Tortora GJ, Funke BR, Case CL (2005) Microbiologia. 8 ed. Porto Alegre: Artmed

Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP (2010) Microbiologia de Brock. 12 ed. Porto Alegre: Artmed.

Artigo consultado:

ResearchBlogging.orgNewman, D. (2010). Feasting on Minerals. Science, 327 (5967), 793-794 DOI: 10.1126/science.1184229.

3 thoughts on “Dê-me pedras… eu faço um banquete

  • 26 de março de 2010 em 22:14
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    Fantástico! Bactérias na mineração podem ser as grandes aliadas para diminuição dos impactos desta atividade ao meio ambiente. O próximo grande passo para muitos microbiologistas, será reproduzir as condições de cultivo destas bactérias (extremófilas) em laboratório.

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  • 26 de março de 2010 em 22:18
    Permalink

    A propósito, o título lembra a lenda da sopa de pedras. É algum trocadilho?

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    • 26 de março de 2010 em 22:46
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      Na verdade, a sopa de pedras nem havia me passado pela cabeça #vergonha mas a idéia surgiu do famoso “dê-me limões que eu faço uma limonada”. Acho que vou adotar a explicação da sopa de pedras… é mais inteligente =P

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