Framadas por um cenário infinito de espaço escuro e sem vida, um braço robótico na Estação Espacial Internacional em 2015 montou uma caixa de micróbios expostos num corrimão a 250 milhas acima da Terra. As bactérias do coração não tinham proteção contra uma investida de raios ultravioleta, gama e raios X cósmicos. De volta à Terra, os cientistas se perguntavam se os germes poderiam sobreviver a essas condições por até três anos, a duração da experiência e, se o fizessem, o que os resultados poderiam dizer aos pesquisadores sobre a capacidade da vida de viajar entre planetas.
Os microbiólogos passaram décadas estudando extremófilos, organismos que suportam condições extremas, para puxar os fios misteriosos de como a vida floresceu na Terra. Alguns extremófilos podem viver desprotegidos no espaço durante vários dias; outros podem suportar durante anos, mas apenas esculpindo uma casa dentro de rochas. Esses achados sustentam a teoria de que a vida como a conhecemos pode se transferir entre planetas dentro de meteoritos ou cometas. Agora, novas descobertas publicadas hoje no Frontiers in Microbiology, baseadas nessa experiência na Estação Espacial Internacional, mostram que a bactéria Deinococcus radiodurans pode sobreviver pelo menos três anos no espaço. Akihiko Yamagishi, um microbiologista da Universidade de Farmácia e Ciências da Vida de Tóquio que liderou o estudo, diz que os resultados também sugerem que a vida microbiana poderia viajar entre planetas desprotegidos por rochas.
O estudo ocorreu fora do laboratório Kibo do Japão, na Estação Espacial Internacional. Mas muito antes da experiência de Yamagishi ter entrado em órbita, a Agência Japonesa de Exploração Espacial, JAXA, queria que sua equipe os convencesse de que teria sucesso antes do tempo. “Queríamos dizer: ‘Não sabemos, só temos de tentar.’ Mas isto não é permitido para experiências espaciais”, diz Yamagishi. “Então tivemos que considerar como convencê-los.”
Yamagishi e a sua equipa tinham considerado várias espécies de bactérias, e Deinococcus radiodurans destacaram-se como excepcionais. Entre 2010 e 2015, sua equipe fez experiências testando radioduranos D. contra condições simuladas da Estação Espacial Internacional. Eles transportaram os insetos com altos níveis de radiação, baixaram a pressão para um vácuo semelhante ao espaço e oscilaram as temperaturas 140 graus Fahrenheit em apenas 90 minutos. Descobriram que as células eram notavelmente resistentes à barragem do stress. “Nós mostramos que sobreviveríamos fazendo essas experiências no solo, e eles nos aceitaram e acreditaram em nós”, diz ele. A equipe ganhou a aprovação da JAXA, e seu experimento astrobiológico foi programado para ser lançado com um foguete SpaceX em abril de 2015.
Um soluço veio para o experimento planejado antes do lançamento. Originalmente, Yamagishi e sua equipe planejavam ter astronautas conduzindo os experimentos, mas aprenderam que não tinham mais a opção de “amarrar” experimentos científicos fora da Estação Espacial Internacional. Por sorte, a equipe foi capaz de projetar um experimento usando aquele braço robótico.
Três painéis de bactérias subiram com o foguete SpaceX: um por um ano de exposição, outro por dois anos, e outro por três. Após os astronautas prepararem os painéis, um braço robótico controlado a partir da Terra agarrou os painéis e colocou-os no lugar. Cada painel continha duas pequenas placas de alumínio pontilhadas com 20 poços rasos para massas de bactérias de diferentes tamanhos. Uma placa apontada para baixo em direcção à Estação Espacial Internacional; a outra apontada para o cosmos.
Cada ano, o braço robótico do Kibo desmontou a plataforma que segurava os painéis, trazendo-a de volta para dentro da ISS para que os astronautas pudessem enviar amostras de volta à Terra para análise. Seus resultados mostram que a bactéria Deinococcus sobreviveu à experiência de três anos. As células da bactéria Deinococcus nas camadas exteriores das massas morreram, mas essas células exteriores mortas protegeram as que se encontravam no interior de danos irreparáveis do ADN. E quando as massas eram suficientemente grandes – ainda mais finas do que um milímetro – as células internas sobreviveram por vários anos.
“Isso me fez lembrar exatamente da estratégia que as cianobactérias usam nos Andes”, diz Nathalie Cabrol, uma astrobióloga não afiliada ao estudo que dirige o Centro de Pesquisa de Inteligência Extraterrestre (SETI) do Instituto Carl Sagan. Cabrol estudou como as cianobactérias, uma das formas de vida mais antigas da Terra, suportam a intensa radiação solar, organizando-se em camadas onde as células morrem por fora e sobrevivem por dentro. Ela ficou satisfeita com o que esses resultados podem nos dizer sobre os extremófilos na Terra.
Acima apenas das camadas protetoras das células nas massas, os radioduranos D., são notavelmente resistentes aos danos da radiação. Os seus genes codificam proteínas únicas que reparam o ADN. Enquanto células humanas carregam cerca de duas cópias de DNA, e a maioria das células bacterianas carregam uma, os radioduranos D. contêm até 10 cópias redundantes. Ter mais cópias de genes importantes significa que as células podem produzir mais cópias das proteínas que reparam o ADN danificado pela radiação. Este mecanismo de defesa inerente, combinado com camadas externas de células protetoras, manteve os micróbios vivos apesar dos níveis de radiação mais de 200 vezes maiores do que os da Terra.
Usando seus dados para cada ano adicional de células afetadas, a equipe prevê que as massas de radioduranos D. viajando poderiam sobreviver de dois a oito anos entre a Terra e Mar – e vice versa. “Então é possível sobreviver durante o transporte”, diz ele. “Isso nos diz que temos que considerar a origem da vida não só na Terra, mas também em Marte”
D. Os radioduranos não são o único organismo conhecido para sobreviver no espaço. Estudos anteriores mostraram que os tardios duram apenas 10 dias em exposição directa. Os cientistas também testaram as bactérias Bacillus e Deinococcus por longos trechos em órbita, mas apenas com proteção contra radiação tóxica.
” propõe que os esporos micróbios poderiam sobreviver dentro da rocha – a litopanspermia”, diz Yamagishi. Lithopanspermia é uma variação da teoria da panspermia, que supõe que a vida na Terra poderia ter se originado a partir dos micróbios de outro planeta. Mas Yamagishi diz que seus resultados de extremófilos com exposição direta por anos sem rochas é causa para um novo termo: massapanspermia. Essa teoria sugere que os micróbios podem ter pousado na Terra em tufos, e não em rochas.
No entanto, outros especialistas hesitam em abraçar a massapanspermia.
“Eu já estava meio que vendida sobre a idéia de que a vida poderia ter se transferido entre a Terra e Marte”, diz Natalie Grefenstette, uma astrobióloga teórica do Instituto Santa Fé não afiliada ao trabalho. As evidências para a litopanspermia convenceram-na de que a transferência de vida é possível, mas ela vê uma grande limitação para a massapanspermia: as massas celulares flutuantes precisariam sobreviver à ejeção de um planeta e reentrar em outro. “Essas são exigências enormes”, diz ela. Ela suspeita que um tufo viajante de células expostas se queimaria como meteoros antes de pousar.
Cabrol também questiona a possibilidade de massapanspermia. “Mostrar que os radioduranos podem sobreviver três anos se estiver em camadas está muito longe dos números que precisamos para que os radioduranos sejam capazes de dar o salto para Marte”. Embora viagens de anos sejam teoricamente possíveis, os cientistas estimam que pode levar até vários milhões de anos para que a matéria deixe um planeta e aterrisse em outro dentro do sistema solar.
“A relevância deste estudo é menor em provar que a massapanspermia ou panspermia são possíveis”, diz Cabrol. “Mas para mim mostra que temos que ser extremamente cuidadosos com a nossa contaminação quando vamos a Marte”
Muitos países assinaram o Tratado do Espaço Exterior, que os proíbe de trazer (e derramar) micróbios em outros planetas. Se uma nave espacial derramasse acidentalmente micróbios em Marte, por exemplo, isso corromperia futuras missões para encontrar vida no planeta. Os cientistas não saberiam com absoluta certeza se estavam detectando micróbios marcianos. A NASA fez um grande esforço para esterilizar o rover Mars 2020, cozinhando-o a temperaturas estéreis e limpando cada peça com roupas esterilizadas. Este estudo ressalta como é surpreendentemente importante manter qualquer nave totalmente livre de micróbios.
Yamagishi espera realizar mais experimentos de exposição ainda mais longe da Terra, inclusive no Portal Lunar proposto pela NASA, perto da Lua. E para avançar as questões sobre as origens da vida, a sua equipa está a desenvolver um microscópio para procurar vida abaixo da superfície de Marte.
“Em ambientes onde não pensávamos que a vida pudesse sobreviver, sabemos agora que pode”, diz Grefenstette. “Este estudo mostra que também – por isso estamos constantemente a afastar essa barreira do que a vida na Terra pode alcançar.”