O DNA do micróbio resistente pode ser uma cápsula do tempo

Artigos relacionados

Joe Davis está procurando a cápsula do tempo final. Ele quer preservar um registro da humanidade que possa sobreviver por eras, a ser lido pelos sucessores para Homo sapiens na Terra ou por extraterrestres sapientes. Ele agora encontrou o meio certo, ele pensa: o DNA de um micróbio estranho que vive em depósitos de Halita. Ele acredita que esse arquivo – protegido pelo sal e renovado pelo micróbio – poderia sobreviver por centenas de milhões de anos.É uma ideia visionária, devido tanto à arte quanto à ciência. Davis, um artista afiliado a um laboratório de biologia da Harvard University, une os dois mundos. Seu projeto deu um passo à frente na semana passada com um estudo publicado no bioRxiv, um repositório de pré-impressão. No estudo, Davis e seus colegas mostram que podem codificar informações no DNA de Halobacterium salinarum (Hsal) – um micróbio difícil de matar e tolerante ao sal que possui, em média, 25 cópias de backup de cada um de seus cromossomos.

Outros pesquisadores exploraram o potencial de armazenamento do DNA, que agrupa o equivalente a cerca de 300 megabytes de dados no núcleo de uma célula humana. Mas Davis está combinando essa capacidade com a resiliência de um organismo extraordinariamente resistente. “Se você deseja manter os dados por muito, muito tempo, a melhor maneira de fazer isso é mantê-los dentro das células e utilizar o mecanismo celular para a autoconserto do DNA”, diz ele. “Eles podem se reproduzir de forma conveniente e econômica com pouca ou nenhuma intervenção”.

Jeff Nivala, um engenheiro biológico da Universidade de Washington, Seattle, que estuda halófilos e armazenamento de DNA, concorda. “Para armazenamento de arquivo por milhões de anos, essa pode ser uma ótima aplicação”, diz ele. “Se toda a outra vida for destruída na Terra, e essa for a única coisa que resta, talvez essa informação possa se propagar por si mesma.”

Davis não tem treinamento formal em biologia, exceto por um único curso em uma faculdade júnior do Mississippi na década de 1960. Mas ele tem um histórico de transformar a biologia em performance art que às vezes leva de volta à ciência. Em 1987, para um empreendimento artístico chamado Microvenus, ele codificou uma representação da forma feminina no DNA da vida. Escherichia coli bactérias – uma façanha amplamente citada como a primeira demonstração experimental de armazenamento de dados de DNA.

Agora, Davis está trabalhando com um micróbio mais resistente do que E. coli. Hsal pode suportar dessecação, extremos térmicos, vácuo prolongado e radiação intensa. Davis até o expôs ao óxido de etileno, um gás venenoso usado para esterilizar equipamentos de laboratório, sem efeitos discerníveis. Hsal tem uma criptonita: a imersão em água doce explode suas células. Mas quando sepultado em bolsões salgados dentro de cristais de sal, Davis medita, Hsal poderia ser “a coisa que não poderia morrer”.

Para o armazenamento comercial de DNA, as técnicas in vitro – encapsulando o DNA sintético em vidro ou aço inoxidável – são mais avançadas que as abordagens in vivo, diz Emily Leproust, química orgânica e CEO da Twist Bioscience. Mas os seres vivos podem preservar o DNA por muito mais tempo, diz Davis, que ressuscitou a hibernação. Hsal células de sal depositam centenas de milhões de anos. Seu colaborador, o geneticista de Harvard George Church, considera “totalmente plausível” que as células encontradas no fundo de cristais estáveis ​​tenham sobrevivido todo esse tempo em estado adormecido. As células param de crescer e seu DNA permanece inalterado, exceto pela degradação gradual, diz ele. “Mas eles também podem se replicar rapidamente quando necessário”, acrescenta, reparando os danos e gerando muitas cópias para os pesquisadores trabalharem. “Assim Hsal parece ser uma boa escolha. ”

Jocelyne DiRuggiero, bióloga da Johns Hopkins University e Hsal especialista, considera o plano como “uma boa idéia”. Além de suportar tensões ambientais, ela diz, Hsal é bom na remoção de espécies reativas de oxigênio que prejudicam o DNA. Com nutrientes mínimos, uma Hsal colônia pode hibernar no sal por centenas de milhares de anos ou mais, diz ela. Os micróbios não cresceriam ou se reproduziriam, diz ela, e só usariam energia para fazer reparos e combater ameaças, como danos ao DNA dos raios cósmicos.

O primeiro passo no novo trabalho foi codificar dados em Hsal’s DNA. Davis escolheu as coordenadas para uma imagem em 3D de uma agulha e um ovo – objetos de um conto russo sobre um mago que escondeu sua alma na ponta de uma agulha escondida dentro de um ovo. Depois que Davis sintetizou o DNA, Alexandre Bisson, biólogo da Universidade Brandeis, anexou-o a um site no genoma Hsal que não afetaria o micróbio nem produziria nada na célula. Bisson incentivou as halobactérias modificadas a replicar e sequenciar seu DNA para garantir que o novo código permanecesse inalterado.

Para aprender mais sobre o potencial dos micróbios como cápsulas do tempo, Bisson está estudando como eles se comportam nos cristais de sal, o que “é em grande parte um mistério”. Ao longo de 10 anos ou mais, ele planeja comparar cepas Hsal envoltas em sal com cepas “parentais” ou de controle mantidas em um freezer para verificar se ocorrem mutações nas cepas de sal presumivelmente mais ativas. Esses dados ajudarão a preencher um vazio, embora extrapolá-lo para milhões de anos “seria um exagero”, diz ele. Bisson também planeja usar proteínas fluorescentes para descobrir se os organismos ficam presos nos bolsos salgados que os sustentam ou se se movem.

Davis não perdeu de vista a principal motivação do projeto. “Que tipo de legado os humanos devem deixar para trás como espécie?” ele pergunta. Davis não afirma saber; ele planeja reunir contribuições de cientistas, historiadores, artistas, poetas e filósofos. Mas ele quer proteger mais do que apenas informações. “Quero preservar o significado”, diz ele.

Fonte: www.sciencemag.org

Veja também

Comentários

Deixe uma resposta

Posts populares

Pesquisadores criam águas-vivas biônicas que nadam mais rápido e com mais eficiência

Os engenheiros da Caltech e da Universidade de Stanford desenvolveram uma prótese minúscula que permite que a água-viva nade mais rápido e de maneira...

Algoritmos de computador encontram ‘pontos fracos moleculares’ dos tumores

Em 2016, os médicos convidaram Eileen Kapotes para participar de um ensaio clínico de um medicamento que nunca havia sido usado para sua doença....

Cobras-do-mar foram modificadas geneticamente para enxergar em baixo d’água por 15 milhões de anos

As cobras marinhas entraram no ambiente marinho pela primeira vez há 15 milhões de anos e vêm evoluindo desde então para sobreviver nas mudanças...