Cumhuriyet Yılları

Ambientes espaciais s˜ao muito severos `a vida, devido ao alto v´acuo, `a intensa radia¸c˜ao provinda da gal´axia e do Sol, assim como aos valores extremos de temperaturas. Estudar a maneira pela qual os organismos podem se adaptar `as condi¸c˜oes extremas presentes na

Se¸c˜ao 3.4. Sobrevivˆencia de Organismos no Espa¸co 97

alta atmosfera e no espa¸co, fornece fortes subs´ıdios para a poss´ıvel sustenta¸c˜ao da hip´otese da panspermia atrav´es de extrem´ofilos. Muito dos estudos realizados com esses organismos foram feitos atrav´es de experimentos in situ dentro de bal˜oes, foguetes e espa¸conaves, como a Gemini, Apollo, Spacelab, etc ... (Horneck, 1993).

No meio interplanet´ario, s˜ao encontrados valores de press˜ao abaixo de 10−19_{bars, por´em}

na baixa ´orbita da Terra, onde grande parte dos experimentos com micro-organismos foram realizados, encontram-se press˜oes da ordem de 10−9

− 10−11 bars. Alguns experimentos demonstram que certos organismos podem sobreviver por longos per´ıodos quando expostos ao v´acuo espacial, por´em protegidos da intensa radia¸c˜ao UV de origem solar. Os esporos da bact´eria Bacillus subtilis, quando protegidos da radia¸c˜ao, puderam sobreviver por um per´ıodo de 6 anos no espa¸co (Horneck et al., 1994); este tempo pode ser superior, caso tais esporos ganhem prote¸c˜ao extra de m´ultiplas camadas ou sejam colocados na presen¸ca de glicose. O material gen´etico dos esporos sobreviventes `a exposi¸c˜ao espacial sofreu danos que foram evidenciados pela observa¸c˜ao do aumento na taxa de muta¸c˜ao, do atraso no processo de germina¸c˜ao, das quebras de cadeias de DNA, entre outras. Os danos celulares provavelmente foram ocasionados pela desidrata¸c˜ao dos esporos quando expostos a alto v´acuo. Este cen´ario traz severas consequˆencias para a estabilidade e funcionalidade das membranas e macromol´eculas presentes na estrutura celular (Horneck et al., 1994).

Organismos expostos a ambientes espaciais entram em contato com ampla faixa de radia¸c˜ao eletromagn´etica de origem solar (desde curtos comprimentos de ondas - raios x - a comprimentos maiores, como os de radio frequˆencia). A aproximadamente uma U A de distˆancia, o fluxo de radia¸c˜ao solar ´e de 1360 W.m−2_{, sendo que a maior parte desta}

radia¸c˜ao corresponde `a por¸c˜ao vis´ıvel do espectro (48 %), seguido do infravermelho (45 %) e do UV (7 %). Sabe-se que a radia¸c˜ao UV ´e um dos fatores mais limitantes `a sobrevivˆencia de organismos como v´ırus, bact´erias e esporos no espa¸co (Horneck, 1992; Horneck, 1993; Horneck et al., 1994). A exposi¸c˜ao `a radia¸c˜ao UV em comprimentos acima de 170 nm ´e praticamente letal ao esporo da bact´eria Bacillus subtilis. O mesmo efeito n˜ao ´e observado na Terra, pois a camada de ozˆonio protege a biosfera da maior parte da radia¸c˜ao UV nociva (comprimentos de onda menores que 295 nm). Este efeito de prote¸c˜ao da camada de ozˆonio em rela¸c˜ao `a radia¸c˜ao UV foi comprovada experimentalmente (Horneck et al., 1996).

98 Cap´ıtulo 3. Extrem´ofilos

O campo de radia¸c˜ao ao qual os planetas do Sistema Solar est´a exposto ´e de origem gal´atica e solar. A radia¸c˜ao c´osmica da gal´axia ´e composta basicamente de pr´otons (85 %), el´etrons, part´ıculas alfas (14 %) e ´ıons pesados (1 %). As part´ıculas provenientes do Sol, durante a ocorrˆencia de ventos ou flares solares, ´e constitu´ıda principalmente por pr´otons (a maior fra¸c˜ao), part´ıculas alfa e poucos ´ıons pesados. O planeta Terra ´e protegido pelos cintur˜oes de radia¸c˜ao - locais onde as part´ıculas (pr´otons e el´etros) ficam aprisionadas - originados pelo campo geomagn´etico, que ´e uma condi¸c˜ao essencial para a habitabilidade do planeta (vide cap´ıtulo 4).

Os ´ıons pesados s˜ao as esp´ecies ionizantes que mais efetivamente danificam os sis- temas biol´ogicos. Buecker e Horneck (1975) propuseram experimentos com o objetivo de avaliar a intera¸c˜ao destas part´ıculas com sistemas biol´ogicos tais como v´ırus, espo- ros de bact´eria, sementes de plantas, cistos de camar˜ao, etc; foram observadas les˜oes como muta¸c˜oes som´aticas nas sementes das plantas, desenvolvimento de dist´urbios e m´a forma¸c˜ao em insetos e embri˜oes de camar˜oes, al´em da inativa¸c˜ao de esporos bacterianos. Logo, considerando que part´ıculas de raios c´osmicos tornam-se um limite `a sobrevivˆencia de esporos no espa¸co, j´a que estas penetram facilmente blindagens biol´ogicas, estimou-se em 105

− 106 anos o tempo m´aximo ao qual um esporo pode permanecer intacto frente `a a¸c˜ao das part´ıculas ionizantes pesadas.

Em locais pr´oximos `a ´orbita terrestre, a temperatura de um corpo atinge valores extre- mos. Um organismo submetido `as condi¸c˜oes espaciais e blindado da radia¸c˜ao t´ermica solar estar´a exposto a temperaturas da ordem de 4 K; nestas condi¸c˜oes, as rea¸c˜oes qu´ımicas e os processos termodinˆamicos s˜ao praticamente inexistentes. Experimentos em laborat´orio tˆem sido planejados com o intuito de simular as condi¸c˜oes encontradas no meio interes- telar e os resultados apontam para um menor efeito danoso da radia¸c˜ao UV em sistemas biol´ogicos, quando expostos a baixas temperaturas. O esporo do organismo B. subtilis foi submetido a radia¸c˜ao UV de comprimento de onda superior a 110 nm, ao v´acuo e a tempe- ratura de 10 K, demonstrando uma alta taxa de sobrevivˆencia (Weber e Greenberg, 1985). Uma estimativa conduzida por Weber e Greenberg (1995) demonstra que um esporo pode sobreviver centenas de anos submetidos a condi¸c˜oes espaciais. Deve-se considerar ainda os organismos tard´ıgrados que, como mencionado anteriormente, suportam condi¸c˜oes ex- tremas de temperatura, press˜ao e exposi¸c˜ao `a radia¸c˜ao; essas habilidades podem fazer

Se¸c˜ao 3.5. Extrem´ofilos e Panspermia 99

desse organismo um dos principais candidatos a sobrevivˆencia em uma poss´ıvel viagem interplanet´aria.