Sobrevivência do líquen Xanthoria parietina em condições ambientais marcianas simuladas

Jun 14, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 4893 (2023) Citar este artigo

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Xanthoria parietina (L.) Th. Pe. é um líquen folioso amplamente difundido que apresenta alta tolerância à radiação ultravioleta graças à parietina, uma substância secundária do líquen. Expusemos amostras de X. parietina sob condições marcianas simuladas por 30 dias para explorar sua capacidade de sobrevivência. A vitalidade do líquen foi monitorada através da clorofila, uma fluorescência que indica a reação ativa da fotossíntese à luz, realizando análises in situ e pós-tratamento. A espectroscopia Raman e TEM foram usadas para avaliar a preservação de carotenóides e possíveis variações na ultraestrutura do fotobionte, respectivamente. Diferenças significativas na fotoeficiência entre amostras irradiadas com UV e amostras mantidas no escuro foram observadas. Os valores de fluorescência correlacionaram-se com os ciclos dia-noite de temperatura e umidade. A recuperação da fotoeficiência mostrou que a irradiação UV causou efeitos significativos na reação fotossintética à luz. A espectroscopia Raman mostrou que o sinal carotenoide das amostras expostas ao UV diminuiu significativamente após a exposição. As observações do TEM confirmaram que as amostras expostas ao UV foram as mais afetadas pelo tratamento, mostrando desorganização cloroplastidial nas células dos fotobiontes. No geral, X. parietina foi capaz de sobreviver às condições simuladas de Marte e, por esse motivo, pode ser considerada uma candidata à exposição espacial de longo prazo e avaliações da fotodegradabilidade da parietina.

Dois dos principais tópicos astrobiológicos propostos pelo European Astrobiology Roadmap (projeto AstRoMap) são o estudo dos limites da vida em ambientes extremos simulados/reais e o estudo de biomoléculas particulares que podem representar biomarcadores de formas de vida presentes/passadas fora da Terra. biosfera1. Investigar os limites da vida em ambientes estressantes permite explorar os efeitos fisiológicos e bioquímicos de condições extremas em amostras biológicas2. Nos últimos trinta anos, os biólogos perceberam que habitats muito extremos e inóspitos podem sustentar a vida3. O estudo dos extremófilos, capazes de sobreviver em condições críticas, e das espécies pioneiras, aquelas que primeiro colonizaram os ambientes, foi crucial para o desenvolvimento da astrobiologia4,5. Entre eles, os liquens provaram prosperar e sobreviver em alguns dos habitats mais extremos da Terra3,6,7,8,9,10. Portanto, a ecofisiologia desses organismos pode dar uma indicação sobre sua potencial plasticidade adaptativa na perspectiva de mudanças climáticas, cenários geológicos terrestres passados ​​(e futuros)11 e habitats extraterrestres como a superfície de Marte e exoplanetas.

Vários estudos comprovaram a resistência dos liquens quando expostos ao espaço e às condições de Marte. A elevada resistência dos líquenes a condições extremas deve-se às suas principais características ecofisiológicas (poiquilo-hidrose e anidrobiose) e processos metabólicos (produção de substâncias secundárias dos líquenes). O experimento BIOPAN mostrou que Rusavskia elegans (Link) SY Kondr. & Kärnefelt (2003), Rhizocarpon geograficum (L.) DC. s.lat. e amostras de Circinaria fruticulosa (Eversm.) Sohrabi (2012) sobreviveram por 10–14 dias no espaço, sendo metabolicamente ativas e capazes de crescer após a exposição8,12,13,14,15,16,17. O experimento LIFE teve como objetivo expor por 1,5 anos diferentes amostras biológicas no espaço. Rusavskia elegans mostrou uma alta recuperação nas medidas de eficiência fotossintética pós-voo em comparação com as outras espécies testadas18.

Por outro lado, experimentos terrestres permitem simular condições extremas e monitorar os parâmetros de viabilidade dos organismos in situ ou imediatamente após o tratamento3,6. Pleopsidium chlorophanum (Wahlenb.) Zopf foi testado na condição de nicho de Marte na Mars Simulation Facility do Centro Aeroespacial Alemão (DLR Berlim, Alemanha)20. Os resultados confirmaram a capacidade do líquen de se adaptar fisiologicamente e aumentar a fotossíntese durante os 34 dias de exposição às condições do nicho marciano. Em vez disso, C. fruticulosa foi exposta fisiologicamente ativa tanto no nicho de Marte quanto em condições de superfície por 30 dias no Mars Simulation Facility também19 e apenas as amostras de nicho mostraram respostas de viabilidade. Para investigar os efeitos perigosos da radiação ionizante em líquens, talos dessecados de R. elegans foram irradiados no Instituto Nacional de Ciências Radiológicas (NIRS) em Chiba, Japão21. Os resultados revelaram uma diminuição significativa da fotoeficiência, mas não correlacionada com as doses crescentes aplicadas, sugerindo a alta capacidade de sobrevivência dos talos anidrobióticos.