Marte poderia ter condições para abrigar vida como a conhecemos? Para investigar uma das questões mais intrigantes da exploração espacial, pesquisadores do Laboratório de Astrobiologia (AstroLab) do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (USP) contam com um aliado inesperado: a bactéria Staphylococcus nepalensis.

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Descoberta em 2003 no trato digestivo de cabras do Nepal, a bactéria também foi encontrada em vários outros hospedeiros e ambientes, como na saliva de gatos domésticos e em algumas lagunas hipersalinas na região de Araruama, no Rio de Janeiro, onde a concentração de sal é superior à da água do mar.

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Devido à sua capacidade de sobreviver em um ambiente tão desafiador, a S. nepalensis está sendo estudada em experimentos que simulam algumas das condições extremas de Marte, como as que devem ocorrer nas chamadas salmouras intermitentes — pequenos fluxos de água extremamente salgada que se formam por curtos períodos na superfície marciana.

Estudar a resistência dessa bactéria a altas concentrações de sais e mudanças bruscas de salinidade ajuda a compreender até que ponto os ambientes transitórios de Marte, como essas salmouras, poderiam oferecer condições mínimas para a sobrevivência de microrganismos extremófilos. Esses organismos são capazes de se desenvolver em condições extremas para a maioria das formas de vida conhecidas.

AMBIENTE HOSTIL Em 2019, um grupo de pesquisa associado ao AstroLab identificou a presença da S. nepalensis em amostras coletadas no complexo de lagoas que se estende por seis municípios na Região dos Lagos, no litoral fluminense (RJ), onde se encontra a maior massa de água hipersalina permanente do mundo.

A bactéria foi encontrada na laguna Brejo do Espinho, um corpo de água salgada que se conecta com o mar por um canal. Essa laguna tem uma profundidade média baixa, variando entre 2 centímetros e 2 metros, o que contribui para exacerbar a variação da salinidade ao longo do ano.

Durante períodos de seca, a concentração de sal aumenta drasticamente. Nas épocas chuvosas, ela diminui. Nem todos os microrganismos conseguem resistir a essa variação sazonal. No entanto, a S. nepalensis adaptou-se tão bem a essas condições que se tornou um modelo interessante para testar como a vida microbiana poderia ter se adaptado para sobreviver em um ambiente tão hostil quanto a superfície marciana.

OS SAIS DE MARTE O sal mais abundante no nosso planeta é o cloreto de sódio. A Terra também possui grandes quantidades de carbonato de cálcio (que forma calcário e mármore); sulfato de cálcio (que compõe o gesso) e bicarbonato de sódio (usado como antiácido e ingrediente culinário).

Nenhum desses sais possui uma propriedade particularmente nociva aos seres vivos: a caotropicidade, que é a capacidade de desorganizar macromoléculas essenciais à vida, como proteínas e DNA. Quando isso ocorre, as ligações químicas são destruídas e essas moléculas perdem sua forma tridimensional, deixando de desempenhar adequadamente suas funções biológicas.

Em Marte, a abundância de sais é diferente. Desde 2008, com a missão Phoenix, sabemos que a superfície marciana contém quantidades consideráveis de percloratos, sais raros na Terra. Os percloratos de cálcio, magnésio e sódio, presentes na superfície marciana, são extremamente caotrópicos.

Uma característica desses sais, no entanto, traz esperança de que Marte possa ser um pouco menos hostil à vida. Percloratos, principalmente os de magnésio e cálcio, são higroscópicos: atraem moléculas de água e reduzem drasticamente o ponto de congelamento de soluções aquosas. Isso pode favorecer a existência das salmouras na superfície marciana, onde a temperatura média é de cerca de 60 °C negativos, mas pode variar entre 150 °C negativos nos polos e 20 °C positivos próximo ao equador marciano.

Ainda que em pequenas quantidades e de forma intermitente, essa água líquida hipersalina poderia ocorrer em Marte durante o verão do planeta, o que é uma informação promissora para a possibilidade de algum tipo de vida se sustentar ali. Além disso, extremófilos descobertos no deserto do Atacama, no Chile, utilizam os percloratos como fonte de energia. Esse deserto é considerado um ambiente análogo ao marciano.

VERÕES NO PLANETA VERMELHO O grupo de pesquisadores do AstroLab está investigando como a S. nepalensis poderia se adaptar às condições marcianas, uma vez que possui mecanismos para lidar com problemas causados pela presença dos percloratos. O objetivo é entender como o microrganismo deve responder 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. À medida que a temperatura sobe durante o dia, a água descongela e se torna mais disponível para as ligações químicas essenciais aos processos biológicos. Em paralelo, a presença de mais água em estado líquido contribui para a diluição do sal acumulado na salmoura.

Com a chegada da noite e a queda na temperatura da superfície, ocorre o inverso: essas soluções voltam a congelar, diminuindo a quantidade de água líquida disponível e levando a um processo de dessecação e aumento da concentração de sal da salmoura em congelamento. Assim, em um curto período de tempo, ocorrem mudanças bruscas tanto na disponibilidade de água quanto na concentração de sal em solução. Essa instabilidade impõe importantes desafios biológicos à vida como a conhecemos.

Os resultados dos experimentos informalmente chamados de Summer on Mars poderão mostrar se a flexibilidade adaptativa da S. nepalensis, frente à variação de salinidade na laguna fluminense, pode ser uma via de adaptação diante dos estressores ambientais marcianos.

TRANSFERÊNCIA DE GENES Além da capacidade de se adaptar a grandes variações de salinidade, a S. nepalensis também está sendo estudada por sua capacidade de transferir horizontalmente genes de resistência a antibióticos para a Staphylococcus aureus ou S. aureus, espécie do mesmo gênero encontrada na pele e nas vias respiratórias de seres humanos e outros animais.

Ao contrário da S. nepalensis, a S. aureus pode causar doenças graves e tem sido alvo de pesquisas devido à sua letalidade em alguns casos infecciosos. A transferência genética horizontal — quando uma espécie transmite parte de seus genes para outra — é especialmente preocupante nesse caso, pois pode tornar a S. aureus ainda mais resistente aos tratamentos disponíveis.

A transferência horizontal de genes acontece numa mesma geração, permitindo que novas características sejam adquiridas sem depender da herança genética transmitida ao longo de muitas gerações. Esse mecanismo pode acelerar processos de adaptação diante de pressões ambientais seletivas. Por isso, compreendê-lo é muito importante para a astrobiologia e para o estudo dos extremófilos. Já a transferência vertical de genes é a bem conhecida transmissão por herança genética, que ocorre de geração em geração.

Os pesquisadores do AstroLab também se debruçam sobre a genética da S. nepalensis para compreender quais mecanismos moleculares estão por trás dessa capacidade de adaptação. O objetivo é identificar quais genes são ativados quando a bactéria é exposta a diferentes estressores ambientais, como as altas concentrações de percloratos e as variações extremas de salinidade.

Os resultados desses estudos devem aprofundar o conhecimento sobre a habitabilidade de Marte e sobre os possíveis mecanismos de adaptação da vida microbiana a condições extremas que podem existir em outros planetas e luas.