O sol é uma importante fonte de radiação para a vida na Terra. Clique para ampliar
As viagens espaciais têm seus perigos. Alguns animais e plantas evoluíram com cobertura protetora ou pigmentação, mas algumas formas de bactérias podem realmente reparar os danos ao DNA causados pela radiação. Os futuros viajantes espaciais podem tirar proveito dessas técnicas para minimizar os danos causados pela longa exposição.
Nos filmes Star Wars e Star Trek, as pessoas viajam entre planetas e galáxias com facilidade. Mas nosso futuro no espaço está longe de ser garantido. Questões de hiperdrive e buracos de minhoca à parte, não parece possível que o corpo humano possa suportar uma exposição prolongada à forte radiação do espaço sideral.
A radiação vem de muitas fontes. A luz do sol produz uma variedade de comprimentos de onda, do infravermelho de onda longa ao ultravioleta (UV) de comprimento de onda curto. A radiação de fundo no espaço é composta por raios X de alta energia, raios gama e raios cósmicos, os quais podem causar estragos nas células do corpo. Como essa radiação ionizante penetra facilmente nas paredes e trajes espaciais da espaçonave, os astronautas hoje devem limitar seu tempo no espaço. Mas permanecer no espaço sideral por um curto período de tempo aumenta bastante suas chances de desenvolver câncer, catarata e outros problemas de saúde relacionados à radiação.
Para superar esse problema, podemos encontrar algumas dicas úteis na natureza. Muitos organismos já desenvolveram estratégias eficazes para se proteger da radiação.
Lynn Rothschild, do Centro de Pesquisa Ames da NASA, diz que a radiação sempre foi um perigo para a vida na Terra e, portanto, a vida teve que encontrar maneiras de lidar com ela. Isso foi especialmente importante nos primeiros anos da Terra, quando os ingredientes da vida foram reunidos pela primeira vez. Como nosso planeta inicialmente não possuía muito oxigênio na atmosfera, também não possuía uma camada de ozônio (O3) para bloquear a radiação prejudicial. Essa é uma das razões pelas quais muitos acreditam que a vida se originou debaixo d'água, pois a água pode filtrar os comprimentos de onda mais prejudiciais da luz.
Ainda fotossíntese? a transformação da luz solar em energia química? desenvolvido relativamente cedo na história da vida. Micróbios fotossintéticos, como cianobactérias, usavam a luz solar para produzir alimentos já em 2,8 bilhões de anos atrás (e possivelmente até mais cedo).
Portanto, o início da vida se envolveu em um delicado ato de equilíbrio, aprendendo a usar a radiação como energia, enquanto se protegia dos danos que a radiação poderia causar. Enquanto a luz solar não é tão energética quanto os raios X ou raios gama, os comprimentos de onda UV são preferencialmente absorvidos pelas bases de DNA e pelos aminoácidos aromáticos das proteínas. Essa absorção pode danificar as células e os delicados filamentos de DNA que codificam as instruções para a vida.
"O problema é que, se você vai acessar a radiação solar para fotossíntese, precisa aproveitar o que é bom e o que é ruim - também está se expondo à radiação ultravioleta", diz Rothschild. "Portanto, existem vários truques que acreditamos serem usados no início da vida, como a vida hoje."
Além de se esconder debaixo de água líquida, a vida faz uso de outras barreiras naturais à radiação UV, como gelo, areia, pedras e sal. À medida que os organismos continuavam a evoluir, alguns conseguiram desenvolver suas próprias barreiras protetoras, como pigmentação ou uma casca externa dura.
Graças aos organismos fotossintéticos que enchem a atmosfera de oxigênio (e, assim, geram uma camada de ozônio), a maioria dos organismos da Terra hoje não precisa enfrentar raios UV-C, raios X ou raios gama do espaço. De fato, os únicos organismos conhecidos por sobreviver à exposição espacial? pelo menos a curto prazo - são bactérias e líquenes. As bactérias precisam de alguma proteção para que não sejam fritas pelo UV, mas o líquen tem biomassa suficiente para atuar como um traje espacial protetor.
Mas, mesmo com uma boa barreira, às vezes ocorrem danos de radiação. O líquen e as bactérias hibernam enquanto estão no espaço? eles não crescem, se reproduzem ou se envolvem em nenhuma de suas funções normais de vida. Ao retornar à Terra, eles saem desse estado adormecido e, se houver dano infligido, as proteínas da célula trabalham para juntar as cadeias de DNA que foram separadas pela radiação.
O mesmo controle de danos ocorre com organismos na Terra quando eles são expostos a materiais radioativos, como urânio e rádio. A bactéria Deinococcus radiodurans é a campeã no que se refere a esse tipo de reparo por radiação. (No entanto, nem sempre é possível reparar completamente, e é por isso que a exposição à radiação pode levar a mutações genéticas ou morte.)
"Vivo na eterna esperança de derrubar D. radiodurans", diz Rothchild. Sua busca por microrganismos resistentes à radiação a levou para a primavera quente de Paralana, na Austrália. Rochas de granito ricas em urânio emitem raios gama, enquanto o gás letão rádon borbulha da água quente. A vida na primavera é, portanto, exposta a altos níveis de radiação? ambos abaixo, dos materiais radioativos, e acima, da intensa luz UV do sol australiano.
Rothschild aprendeu sobre a primavera quente com Roberto Anitori, do Centro Australiano de Astrobiologia da Universidade Macquarie. Anitori tem sequenciado os genes do RNA ribossômico 16S e cultivado as bactérias que vivem bastante felizes nas águas radioativas. Como outros organismos na Terra, as cianobactérias Paralana e outros micróbios podem ter criado barreiras para se proteger da radiação.
"Eu notei uma camada resistente, quase semelhante ao silicone, em alguns tapetes microbianos lá", diz Anitori. "E quando digo" semelhante ao silício ", quero dizer o tipo que você usa nas bordas das vidraças."
"Além de possíveis mecanismos de blindagem, suspeito que os micróbios de Paralana também tenham bons mecanismos de reparo de DNA", acrescenta Anitori. No momento, ele só pode especular sobre os métodos usados pelos organismos paraolímpicos para sobreviver. No entanto, ele planeja investigar de perto suas estratégias de resistência à radiação ainda este ano.
Além de Paralana, as investigações de Rothschild a levaram a regiões extremamente áridas do México e dos Andes bolivianos. Acontece que muitos organismos que evoluíram para viver nos desertos também são muito bons em sobreviver à exposição à radiação.
A perda prolongada de água pode causar danos ao DNA, mas alguns organismos desenvolveram sistemas de reparo eficientes para combater esse dano. É possível que esses mesmos sistemas de reparo de desidratação sejam usados quando o organismo precisar reparar danos causados por radiação.
Mas tais organismos podem ser capazes de evitar danos completamente simplesmente secando. A falta de água nas células inativas e dessecadas as torna muito menos suscetíveis aos efeitos da radiação ionizante, que pode prejudicar as células ao produzir radicais livres de água (hidroxil ou radical OH). Como os radicais livres possuem elétrons não emparelhados, eles tentam ansiosamente interagir com o DNA, proteínas, lipídios nas membranas celulares e qualquer outra coisa que possam encontrar. Os destroços resultantes podem levar à falha de organelas, bloquear a divisão celular ou causar morte celular.
Eliminar a água nas células humanas provavelmente não é uma solução prática para minimizarmos nossa exposição à radiação no espaço. A ficção científica sempre brincou com a idéia de colocar as pessoas em animação suspensa por longas viagens espaciais, mas transformar humanos em passas murchas e secas e depois reidratá-las de volta à vida não é medicamente possível - ou muito atraente. Mesmo se pudéssemos desenvolver esse procedimento, uma vez que os raisinettes humanos fossem reidratados, eles seriam novamente suscetíveis a danos por radiação.
Talvez um dia possamos engenharia genética de seres humanos para ter os mesmos sistemas de super reparo de radiação que microorganismos como D. radiodurans. Mas, mesmo que essa modificação no genoma humano fosse possível, esses organismos resistentes não são 100% resistentes a danos causados pela radiação, de modo que os problemas de saúde persistiriam.
Assim, dos três mecanismos conhecidos que a vida criou para combater os danos causados pela radiação - barreiras, reparo e dessecação - a solução mais prática para vôos espaciais humanos seria criar melhores barreiras contra a radiação. Anitori acha que seus estudos sobre os organismos da Primavera Paralana podem um dia nos ajudar a criar essas barreiras.
"Talvez sejamos ensinados por natureza, imitando alguns dos mecanismos de blindagem usados pelos micróbios", afirma.
E Rothschild diz que os estudos de radiação também podem fornecer algumas lições importantes, quando procuramos estabelecer comunidades na lua, Marte e outros planetas.
"Quando começarmos a construir colônias humanas, levaremos organismos conosco. Você vai querer cultivar plantas e criar uma atmosfera em Marte e na lua. Podemos não querer gastar o esforço e o dinheiro para protegê-los completamente da radiação UV e cósmica. ”
Além disso, diz Rothschild, "os seres humanos estão cheios de micróbios e não poderíamos sobreviver sem eles. Não sabemos que efeito a radiação terá sobre a comunidade associada e isso pode ser mais um problema do que o efeito direto da radiação nos seres humanos. "
Ela acredita que seus estudos também serão úteis na busca pela vida em outros mundos. Supondo que outros organismos no universo também sejam baseados em carbono e água, podemos postular em que condições extremas eles poderiam sobreviver.
"Cada vez que encontramos um organismo na Terra que pode viver cada vez mais longe em um extremo ambiental, aumentamos o tamanho desse envelope daquilo que sabemos que a vida pode sobreviver", diz Rothschild. “Então, se formos a um lugar em Marte que tenha um certo fluxo de radiação, dessecação e temperatura, podemos dizer:‘ Existem organismos na Terra que podem viver sob essas condições. Não há nada que impeça a vida de morar lá. 'Agora, se a vida existe ou não, é outra questão, mas pelo menos podemos dizer que esse é o envelope mínimo para a vida ".
Por exemplo, Rothschild acha que a vida poderia ser possível nas crostas de sal em Marte, que são semelhantes às crostas de sal na Terra, onde os organismos encontram abrigo contra a radiação solar solar. Ela também vê a vida vivendo sob gelo e neve na Terra e se pergunta se os organismos poderiam viver uma existência comparativamente protegida por radiação sob o gelo da Europa, lua de Júpiter.
Fonte original: NASA Astrobiology
