Um produto químico nas células dos organismos marinhos permite que eles sobrevivam às altas pressões encontradas nos oceanos profundos
Por Universidade de Leeds com informações de Science Daily.
Quanto mais profundas as criaturas marinhas vivem, mais inóspito e extremo é o ambiente com o qual elas devem lidar. Em um dos pontos mais profundos do Pacífico – a Fossa das Marianas, 11 quilômetros abaixo da superfície do mar – a pressão é de 1,1 kbar ou oito toneladas por polegada quadrada. Isso é um aumento de 1.100 vezes da pressão experimentada na superfície da Terra.
Sob pressão normal ou atmosférica, as moléculas de água formam uma rede tipo tetraedro.
Rede de moléculas de água muda de forma
Em alta pressão, porém, a rede de moléculas de água começa a se distorcer e mudar de forma. Quando isso acontece com a água dentro das células vivas, impede a ocorrência de processos bioquímicos vitais – e mata o organismo.
Ao relatar suas descobertas, os pesquisadores de Leeds conseguiram, pela primeira vez, fornecer uma explicação de como uma molécula encontrada nas células de organismos marinhos neutraliza o efeito da pressão externa nas moléculas de água.
A professora Lorna Dougan, da Escola de Física e Astronomia de Leeds, disse: “A vida se adaptou para sobreviver e prosperar em extremos ambientais. Nas profundezas dos oceanos, os organismos vivem sob pressões extremamente altas que destruiriam a vida humana.
“Essas altas pressões distorcem a água líquida que reside em toda a vida, resultando em impactos prejudiciais às biomoléculas que sustentam todos os processos biológicos.
“Precisamos entender o que acontece com a água sob pressão e como os organismos adaptados à pressão combatem esses efeitos.
N-óxido de trimetilamina ou TMAO
A molécula encontrada nas células que produz o efeito protetor contra a alta pressão externa é chamada de TMAO – N-óxido de trimetilamina. Estudos mostraram que a quantidade de TMAO em organismos oceânicos aumenta de acordo com a profundidade de seu habitat.
Liderado pelo Dr. Harrison Laurent, também da Escola de Física e Astronomia, o estudo usou uma das instalações analíticas mais avançadas do mundo para investigar como a pressão intensa altera as ligações de hidrogênio entre moléculas de água vizinhas.
Espalhamento de nêutrons
Chamado de ISIS Neutron and Muon Source, a instalação analítica do Laboratório STFC Rutherford Appleton em Oxfordshire foi usada para disparar um feixe de nêutrons – que são partículas subatômicas – em amostras de água com e sem TMAO. A análise foi feita em baixa pressão, 25 bar, e em alta pressão, 4 kbar.
O teste revelou detalhes da estrutura atômica das moléculas de água.
Em alta pressão, as ligações de hidrogênio na amostra de água pura ficaram distorcidas e menos estáveis e a rede geral de moléculas de água ficou compactada.
A presença de TMAO, no entanto, fortaleceu e estabilizou as ligações de hidrogênio e manteve a estrutura de rede das moléculas de água.
Dr Laurent disse: “O TMAO fornece uma âncora estrutural que faz com que a água seja capaz de resistir à extrema pressão sob a qual está submetida. As descobertas são importantes porque ajudam os cientistas a entender os processos pelos quais os organismos se adaptaram para sobreviver às condições extremas encontradas em os oceanos.”
A partir do estudo, a equipe de pesquisa também conseguiu desenvolver o que é chamado de “taxa de proteção dos osmólitos“, que prevê o nível de TMAO necessário nas células dos organismos marinhos para que possam sobreviver em uma profundidade específica nos oceanos.
O professor Dougan acrescentou: “O professor Dougan acrescentou: “Nosso estudo fornece uma ponte entre a água sob pressão no nível molecular e a maravilhosa capacidade de organismos que prosperam sob alta pressão nas profundezas dos oceanos.
“Pesquisas recentemente publicadas revelaram novas espécies vivendo no fundo dos mares profundos. Agora estamos entendendo as notáveis adaptações que permitiram que a vida explorasse esses habitats.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade de Leeds.
Referência do jornal :
Harrison Laurent, Tristan G. A. Youngs, Thomas F. Headen, Alan K. Soper, Lorna Dougan. The ability of trimethylamine N-oxide to resist pressure induced perturbations to water structure. Communications Chemistry, 2022; 5 (1) DOI: 10.1038/s42004-022-00726-z
