Bactéria consegue crescer usando arsênico ao invés de fosfato

A vida é composta principalmente por seis elementos químicos, sendo eles: o carbono, o hidrogênio, o nitrogênio, o oxigênio, o enxofre e o fósforo. Estes seis elementos formam a maior parte da matéria viva, como lípidios, proteínas e os ácidos nucleicos, porém eles dependem de outros elementos para complementa-los, portanto é teoricamente possível que algum outro elemento da tabela periódica possa realizar as mesmas funções e até servir como substituto. Porém até pouco tempo não haviam relatos que sustentassem essa substituição nos seis elementos essenciais para a vida.

Recentemente, um grupo de pesquisadores de diversas instituições norte-americanas descreveram uma bactéria que substitui o fosforo pelo arsênio para sustentar seu crescimento. Essa bactéria é membro da família Halomonadaceae das Gammaproteobacteria e ficou conhecida como GFAJ-1. Elas foram isoladas do lago Mono, localizado no leste da Califórnia, ele possuí altas concentrações de arsênico dissolvidas em seu corpo de água.

Essa substituição foi testada experimentalmente para selecionar e isolar o micróbio capaz de realizar esse processo. Os dados obtidos pelos pesquisadores demonstram que o crescimento da bactéria GFAJ-1 depende do arsênio, pois suas biomoléculas (incluindo os ácidos nucléicos e suas proteínas) são capazes de captar e assimilar o arseniato em substituição ao fosfato. Esses dados fundamentaram-se por meio de medições intracelulares.

A substituição ocorre devido à analogia existente entre o Fósforo e o Arsênico. Este ultimo possuí um raio atômico similar e também uma eletronegatividade identica ao fosforo, além de a forma mais comum de fosfato biológico ser similar ao arseniato. Porém toda essa similaridade contribui para a toxidade biológica do arseniato, pois as vias metabólicas destinadas ao fosfato não conseguem destinguir entre as duas moléculas. O GFAJ-1 pode lidar com a instabilidade e a toxidade dos componentes do arseniato. Essa troca de um dos bioelementos essenciais à vida representa uma importante estratégia evolutiva para manutenção da vida desses microrganismos.

Esse estudo representa um marco para a astrobiologia, pois esta agora pode fundamentar suas buscas de vida fora da Terra baseando-se em estruturas químicas diferentes das que conhecemos, tendo em vista que, em nosso próprio planeta existe uma forma de vida (descrita até o momento) que pode basear seu metabolismo em um elemento químico diferente do Fósforo.

Referência:
Felisa Wolfe-Simon, et al. (2010). "A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus". Science. DOI:10.1126/science.1197258

Foto: Bactéria GFAJ-1 em cultura de arsênico. Disponível em: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/GFAJ-1_%28grown_on_arsenic%29.jpg