Parece impossível pensar em seres vivos que não dependem do oxigénio para respirar. Utilizamos este elemento para metabolizar os alimentos e produzir energia, sendo o último aceitador de eletrões numa reação em cadeia para essa libertação de energia e, como apontam na National Geographic, este método é tão comum na natureza que os primeiros cientistas acreditavam ser impossível a existência de qualquer outra forma de respiração. Mas estavam enganados.
Explorando locais extremos com escassez ou ausência total de oxigénio, como fontes hidrotermais em águas profundas, cavernas escuras e até mesmo o intestino humano, descobriram outros métodos. Isso foi refletido num estudo realizado por uma equipa de investigadores liderada pela biocientista da Universidade Rice, Caroline Ajo-Franklin, e publicado na revista Cell, descobrindo que certas bactérias podem utilizar um grupo de compostos orgânicos com a estrutura básica do naftaleno, chamados naftoquinonas, que desempenham a mesma função que o oxigénio.
Isso ocorre ao transferir elétrons para a superfície externa das células num processo conhecido como respiração extracelular, emitindo uma corrente elétrica e permitindo que as bactérias gerem energia e cresçam sem a necessidade de oxigénio. Na revista Muy Interesante, eles apontam que esse tipo de “respiração elétrica” já havia sido observado em alguns micróbios, mas agora foi encontrado em “uma bactéria comum na biotecnologia e no corpo humano”, a Escherichia coli. Eles afirmam que “a descoberta muda completamente a visão sobre como os metabolismos bacterianos podem funcionar na ausência de oxigénio”.
Processos únicos
Na revista mencionada, eles afirmam que «esta forma de gerar energia baseia-se numa molécula chamada HNQ (2-hidroxi-1,4-naftocinona), que atua como um pequeno mensageiro elétrico dentro da célula». Algumas estirpes de Escherichia coli utilizam essa molécula como intermediária quando se desfazem dos seus eletrões excedentes, lançando-os para o exterior através de um circuito elétrico, num processo denominado transferência extracelular de eletrões (EET). Biki Bapi Kundu, estudante de doutorado e autora do estudo, explicou que «este mecanismo respiratório recém-descoberto é uma forma simples e inteligente de funcionar», conforme relatado pela National Geographic.
«As naftoquinonas atuam como transportadores moleculares, transportando elétrons para fora das células para que as bactérias possam digerir os alimentos e gerar energia», explicou a autora. Os investigadores da Universidade Rice colaboraram com o laboratório Palsson da Universidade da Califórnia em San Diego para verificar as descobertas, criando simulações computacionais especializadas para observar como as bactérias cresceriam num ambiente sem oxigénio e adicionando uma grande superfície condutora, corroborando que elas realmente podiam sobreviver através deste processo.
Ajo-Franklin afirmou que este trabalho «lança as bases para aproveitar o dióxido de carbono através de eletricidade renovável, em que as bactérias atuam como plantas que precisam de luz solar para realizar a fotossíntese. Isto abre a porta a tecnologias mais inteligentes e sustentáveis centradas na biologia». Segundo eles, além dos avanços para a sobrevivência em locais com escassez de oxigénio, tudo poderia levar a futuras aplicações em processos biotecnológicos, como o tratamento de águas residuais e a biofabricação, bem como no diagnóstico médico, no controlo da poluição e na exploração do espaço profundo.
