Pesquisadores do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP) identificaram que grãos de óxido de ferro gerados por microorganismos que viveram há 1,9 bilhões de anos e atuavam como bússola para bactérias se orientarem em direção ao campo magnético da Terra. Achado, publicado em artigo na revista científica PNAS, pode ser uma “assinatura” para desenvolvimento de novas tecnologias na Terra que visam procurar vida microbiana em outros planetas
Ao estudar as estruturas fósseis deixadas por seres microscópicos que geravam minerais magnéticos compostos por ferro e oxigênio, conhecidas como magnetofósseis, pesquisadores do Departamento de Geofísica do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP) ampliaram o entendimento sobre o início da vida na Terra. Em estudo publicado em 27 de maio na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences, foi apresentado um mecanismo que explicasse como essas estruturas poderiam auxiliar nas funções biológicas destes microorganismos há 1,9 bilhão de anos.
Os autores destacam que, se os preceitos por trás da origem desses magnetofósseis estiverem corretos, isso indicará que essas estruturas foram utilizadas pelos micro-organismos (bactérias) para se orientarem na direção do campo magnético da Terra há cerca de 2 bilhões de anos, explicando como essa vida primordial se beneficiou evolutivamente da presença dos cristais de óxido de ferro.
A Terra possui cerca de 4,5 bilhões de anos e o entendimento sobre a origem desses micro-organismos em cerca de metade desse tempo, tem alta relevância para compreensão do início de vida primordial e pode servir como assinatura para investigação de existência de vida em outros planetas. “Comparativamente, os dinossauros estavam por aqui há cerca de 65 milhões de anos, muito tempo depois. Então, se estamos interessados na origem da vida na Terra, os micro-organismos são essenciais”, explica o geólogo e geofísico Ualisson Donardelli Bellon, doutorando do IAG e autor correspondente do estudo.
O mecanismo em torno desse estudo
As bactérias magnetotáticas – que consistem em um grupo de bactérias capazes de sintetizar nanopartículas magnéticas, denominadas de magnetossomas – produzem cadeias de minerais de ferro nanoscópicos, que são usados para navegação e podem ser preservados ao longo de escalas de tempo geológico na forma de magnetofósseis. Na prática, essas cadeias são compostas de grãos de óxido de ferros, dispostos de forma alinhada, que funcionam como uma bússola que orienta a movimentação em direção ao campo magnético da Terra. “Esses grãos dão o “Norte”. Permitem que se sinta o campo magnético e que o micro-organismo se oriente de acordo com ele” comenta Bellon.
Recentemente, foram identificados no registro geológico alguns fósseis magnéticos denominados de “gigantes”. Esses grãos são, na maioria das vezes, micrométricos, ao invés de nanométricos, apresentando formas como flechas, prismas hexaoctaedricos, entre outros. No entanto, contextualiza Bellon, ainda não se compreendia completamente qual seria a função biológica da síntese desses grãos “gigantes”, uma vez que eles, em geral, não são encontrados formando magnetossomos (cadeias de cristais alinhados) no registro sedimentar.
A origem biológica e a função dos magnetofósseis gigantes permanecia obscura, devido à falta de exemplos modernos análogos a eles. Por meio de dados distintos de nanotomografia pticográfica de rochas Pré-Cambrianas (1,9 Ga), recuperou-se a morfologia de grãos cuboides micrométricos de óxidos de ferro incorporados em um fóssil filamentoso orgânico para construir magnetossomos sintéticos. Isso porque a morfologia desses magnetosósseis primitivos é diferente da dos magnetofósseis gigantes encontrados em sedimentos mais recentes, mas a sua ocorrência em microfósseis filamentosos e simulações micromagnéticas apoiam a hipótese de que estes microfósseis primitivos poderiam ter funcionado como um auxílio à navegação, semelhante aos magnetossomos modernos.
Foi então que o grupo, ao utilizar os dados de tomografia para examinar supostos fósseis magnéticos gigantes com uma morfologia distinta, desta vez cuboide, e envoltos em um material orgânico disposto ao longo de uma estrutura linear, revelaram que, mesmo sob fracos campos magnéticos, essas estruturas de cadeia “gigantes” comportam-se como bússolas magnéticas eficientes. Além disso, identificou-se que suas assinaturas são diferentes daquelas que já existiam no registro geológico
O trabalho, que é também assinado por pelos Professores Ricardo Trindade (IAG-USP) e Wyn Williams (University of Edinburgh, Reino Unido), é a continuação de estudos iniciados por Lara Maldanis (Vrije Universiteit Amsterdam, Holanda) e pelo professor Douglas Galante (IGC, USP), também autores do trabalho. O artigo traz evidências inovadoras de que o mecanismo de orientação presente nos magnetofósseis convencionais, usado para se alinhar com o campo magnético da Terra, também poderia ter sido empregado por organismos capazes de sintetizar magnetossomos gigantes.
A contribuição dos grãos magnéticos
As partículas nanomagnéticas – pequenos grãos de material com propriedades magnéticas – são úteis em várias áreas da tecnologia. Com aplicações biomédicas, por exemplo, esses grãos podem contribuir para a entrega direcionada de medicamentos e aprimorar imagens de ressonância magnética. Além disso, podem ser empregadas no armazenamento de dados em dispositivos eletrônicos.
De acordo com Ualisson Bellon, as partículas produzidas por bactérias magnetotáticas podem oferecer vantagens significativas, podendo ser produzidas de maneira sustentável e modificadas para atender necessidades específicas, com um processo de geração de grãos que produz partículas de formas, composição e estrutura cristalina bem homogêneas entre si. “Embora nosso estudo não se concentre nisso, visando apenas entender (numericamente) se esses grãos maiores de óxido de ferro podem gerar o fenômeno da magnetotaxia, também contribuímos para o avanço do entendimento da interação magnética entre grãos, o que pode ser útil em aplicações futuras”, complementa.
Ainda segundo ele, encontrar esses fósseis lá no passado não tem implicações apenas evolutivas, de tentar entender como que a vida evolui com o passar do tempo, como também acabam sendo uma maneira de tentar procurar e entender como que esses organismos também poderiam existir em outros planetas do sistema solar, como Marte.
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