Heterotrófico ou autotrófico?

     Todo semestre eu peço aos meus alunos de microbiologia que procurem um artigo de jornal ou revista que fale sobre microrganismos. Eu tenho como objetivo mostrar para eles que microrganismos são “celebridades”. Estão sempre na mídia, muitas vezes na capa. Ao final dessa atividade, eu gosto de dizer como microbiologia faz parte do nosso dia a dia. Bom, de vez em quando, um ex-aluno me manda uma notícia para usar em sala de aula. A notícia que vou comentar a seguir foi enviada por uma ex-aluna.

     Eu fiquei um pouco surpresa com o título: Cientistas criam bactéria que come CO2 do ar. Como assim? Na natureza existem milhares de microrganismos que usam CO₂. Eles são autototróficos. Se nós vamos explorar um universo de microrganismos ainda desconhecidos precisamos ter certeza que entendemos bem os que já são conhecidos. Assim, eu achei que essa era excelente oportunidade para explicar quimioautotrofia (ou quimiolitoautotrofia*).

     O artigo fala sobre uma arquéia (Archaea) chamada Pyrococcus furiosus que é encontrada em sedimentos próximos a vulcões, com temperaturas próximas à fervura, ou 100°C. Como sua temperatura ótima de crescimento é em torno de 100°C, esse microrganismo é chamado de hipertermófilo (termófilo = que gosta de calor). Na natureza, esse organismo usa moléculas orgânicas como fonte de carbono. Assim, é um heterotrófico. Outros organismos utilizam carbono inorgânico como fonte de carbono, como o CO₂ – dióxido de carbono. Nesse caso, eles são chamados de autotróficos.

A autotrofia já é conhecida, as plantas são fotoautotróficas. Isso quer dizer que usam energia solar (foto) e fonte de carbono inorgânica (CO₂). Existem várias bactérias fotoautotróficas, inclusive algumas fazem uma fotossíntese diferente das plantas (fotossíntese anoxigênica). Por outro lado, existem os quimioautotróficos, esses são os organismos que usam energia química (não usam a luz solar)  e usam o carbono inorgânico, pode ser o CO₂. Quimioautotrofia já é conhecida desde o final do século XIX com os trabalhos de um pesquisador russo chamado Sergei Winogradsky.

     É muito simples: fonte de energia: foto ou quimio + fonte de carbono: orgânica ou inorgânica. A combinação da fonte de energia e fonte de carbono dá: o quimioautotrófico. Faça as combinações possíveis e você vai classificar todos os organismos do nosso planeta por essas duas características metabólicas! Supersimples.

Fontes de carbono e energia combinadas descrevem a diversidade metabólica dos organismos do nosso planeta. http://cronicasmicrobianas.blogspot.com.br/2014/08/heterotrofico-ou-autotrofico.html

  

  Voltando ao título do artigo… pensei bem, e vi que não estava errado, mas enganava o leitor. O que os cientistas fizeram foi muito mais legal do que "criar um microrganismo que usa CO₂". Sim, eles pegaram os genes de uma via metabólica de outra arquéia que é naturalmente “autotrófica” e inseriram no genoma de P. furiosus. Essa via metabólica não usa luz como fonte de energia = “quimio”. Com que intuito? Fazer com que P. furiosus produza um composto de interesse biotecnológico de forma mais barata. No artigo eles produziram ácido 3-hidroxipropiônico, mas o plano deles é produzir biocombustíveis (Keller et al., 2013). 

     O que me intrigou no artigo da revista foi uma preocupação com o decréscimo dos níveis de CO₂ do planeta, caso essa bactéria escapasse para a natureza. Achei esquisito, pois o uso de CO₂ por microrganismos faz parte do ciclo biogeoquímico do carbono, não são apenas as plantas que fazem isso, espécies de bactérias e arquéias também fixam carbono.

      Procurei na internet para ver se alguém tinha feito um cálculo imaginando a pior situação possível, um vazamento de um reator contendo litros e litros da cultura desse organismo. Eu não encontrei, e você? Por outro lado, encontrei essa mesma informação em uma reportagem em inglês. Parece um pouco de marketing, posso estar enganada. De qualquer forma é um organismo geneticamente modificado (OGM) e deve ser tratado com todo o cuidado que merece. Todo cientista deve conhecer a legislação para se manipular OGMs, mesmo sendo um microrganismo (Lei da Biossegurança). 

       Conclusão, os cientistas criaram uma arquéia que é heterotrófica a 100°C e autotrófica a 70°C. Para mim, isso é mais interessante que "criam uma bactéria que come CO₂". Para terminar, Pyrococcus furiosus não é bactéria, é arquéia. 

Para fixar

1. Um organismo que usa energia química como fonte de energia e CO₂ como fonte de carbono são chamados de quimioautotróficos. Procure na internet um microrganismo com essas características, diga qual a importância desse microrganismo.   

2. Quer dizer que existe fotossíntese e quimiossíntese? O que você acha? Procure essa informação nos seus livros de microbiologia.

3. Pyrococcus furiosus é uma arqueia hipertermofílica. Esse organismo é um eucarioto ou procarioto? Explique uma semelhança e uma diferença entre arquéias e bactérias.

Para pensar

1. Agora vamos pensar numa situação no futuro, e se o CO₂ produzido pela queima de combustíveis fósseis pudesse ser transformado novamente em biocombustível por um microrganismo autotrófico?

2. Será que a gente não pode usar um microrganismo já naturalmente quimioautotrófio para fazer a mesma coisa?

3. Você acha que existem vantagens em usar microrganismos termófilos em processos industriais?

Matthew W. Keller, Gerrit J. Schut, Gina L. Lipscomb, Angeli L. Menon, Ifeyinwa J. Iwuchukwu, Therese T. Leuko, Michael P. Thorgersen, William J. Nixon, Aaron S. Hawkins, Robert M. Kelly, and Michael W. W. Adams. (2013) Exploiting microbial hyperthermophilicity to produce an industrial chemical, using hydrogen and carbon dioxide. PNAS 110: 5840–5845.

* Margulis, L. and Schwartz, K.V. Cinco reinos: um guia ilustrado dos filos da vida na Terra. 3a ed. Guanabara Koogan, RJ.