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Um verme vivia a 1,3 km de profundidade numa mina de ouro

Um nematoide de meio milímetro, tirado da rocha sul-africana, levou a vida animal a um andar do planeta reservado aos micróbios.

Nematoide da mina Beatrix sobre biofilme

Em 2011, a revista Nature publicou o achado de Gaetan Borgonie, zoólogo da Universidade de Gent, na Bélgica, e de Tullis Onstott, geólogo da Universidade de Princeton: um verme de cerca de meio milímetro, vivo, a 1,3 quilômetro de profundidade, dentro da mina de ouro Beatrix, na África do Sul.

O bicho é um nematoide (verme cilíndrico, parente distante das lombrigas) e ganhou, na descrição formal, a designação científica Halicephalobus mephisto. Nunca alguém tinha visto um animal tão fundo na crosta dos continentes.

Ele não morava na galeria onde os mineiros trabalham. Morava na água de fratura, a água que escorre pelas rachaduras da rocha e fica presa ali, longe da chuva e dos rios. A equipe datou essa água pelo carbono-14 (um relógio químico baseado no desgaste lento de um tipo de carbono) e achou idades entre 3.000 e 12.000 anos.

O verme e os ancestrais dele passaram milênios num corredor escuro e quente, sem contato com a superfície. A água da fenda chegava a 37 graus, segundo a medição publicada pela própria equipe, carregava pouco oxigênio dissolvido e jamais recebeu um raio de sol. Para um bicho da superfície, seria uma sauna abafada e sem janela, mantida assim desde antes da invenção da escrita.

Quem estudava o subsolo profundo trabalhava com uma certeza tranquila. Lá embaixo moravam bactérias e arqueias (micróbios de linhagem própria, sem núcleo na célula). Um animal, com boca, intestino e sistema nervoso, exigiria comida e oxigênio demais para descer tanto.

Borgonie desconfiou da certeza. Passou anos descendo em minas sul-africanas com filtros presos nos furos de sondagem, peneirando a água que brotava da rocha. Quando o primeiro verme apareceu sob o microscópio, a dúvida mudou de lugar: ninguém perguntava mais se havia animal no fundo, e sim do que ele vivia.

A resposta passa por uma cadeia alimentar inteira escondida na pedra, sem planta e sem luz no começo dela.

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I  O Mecanismo

Uma cozinha de bactérias dentro da pedra

O Halicephalobus mephisto come bactéria. Na mina Beatrix, ele raspa os biofilmes (camadas finas e grudentas de micróbios) que forram as paredes das fraturas, como um caramujo raspa o limo do vidro de um aquário.

O problema desce um degrau. Se nenhuma luz chega ali, as bactérias também precisam de comida vinda de algum lugar. Na superfície, quase toda cadeia alimentar começa na fotossíntese. A 1,3 quilômetro, ela começa na química da própria rocha.

Em 2008, um grupo liderado por Dylan Chivian, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, descreveu na revista Science a bactéria Desulforudis audaxviator, tirada a 2,8 quilômetros na mina Mponeng, também sul-africana. Ela vivia sozinha, sem outra espécie por perto, alimentada por gás hidrogênio e sulfato.

O hidrogênio nasce da radiólise (a quebra da molécula de água pela radiação). O urânio, o tório e o potássio da rocha emitem radiação o tempo todo, e a água encostada neles se parte em hidrogênio e em compostos oxidados. Esses compostos atacam a pirita, o ouro-de-tolo da mina, e liberam sulfato.

A bactéria junta os dois ingredientes e tira energia da reação, sem nunca depender do sol. O verme entra um elo acima.

O caminho da energia até o nematoide segue quatro etapas:

1. A radiação natural da rocha quebra a água das fendas em hidrogênio e compostos oxidados.

2. Bactérias da fratura queimam o hidrogênio como combustível e crescem em biofilme nas paredes.

3. O nematoide raspa o biofilme e digere as bactérias.

4. As fêmeas botam ovos sem macho, e a colônia se mantém sozinha no corredor de água.

O quarto passo pesa. O Halicephalobus mephisto se reproduz por partenogênese (as fêmeas geram filhotes sem fecundação). Num lugar onde achar parceiro custa caro, uma fêmea só basta para fundar uma população inteira.

O calor é o outro obstáculo. Em 2019, John Bracht, biólogo da American University, em Washington, publicou na revista Nature Communications o genoma completo do verme. Achou dezenas de cópias extras do gene Hsp70, receita de uma proteína de choque térmico (molécula que segura as outras proteínas dobradas quando a temperatura sobe).

A maioria dos nematoides tem poucas cópias desse gene. O mephisto multiplicou a defesa, e o grupo de Bracht apontou uma expansão parecida em moluscos de concha dupla, como as ostras, que também enfrentam calor e falta de oxigênio.

O pouco oxigênio entra na mesma conta. Nematoides de solo desaceleram o metabolismo quando o ar some e retomam a vida quando ele volta, e o mephisto herdou esse truque da família. No escuro da Beatrix, o verme come devagar, gasta pouco e espera.

II  Por que Importa

O subsolo deixou de ser só dos micróbios

A ideia de uma biosfera profunda já circulava antes do verme. Em 1992, o astrofísico Thomas Gold, da Universidade Cornell, publicou na revista PNAS o artigo “The deep, hot biosphere” (A biosfera profunda e quente), defendendo uma massa enorme de micróbios vivendo dentro da crosta, alimentada pela química das rochas.

Durante as duas décadas seguintes, perfurações em oceano e continente confirmaram a parte microbiana da aposta. Bactérias e arqueias apareceram a quilômetros de profundidade, em rocha quente, salgada e sem luz. Animais ficavam de fora da conta.

O motivo parecia sólido. Um organismo multicelular tem células especializadas, gasta mais energia para se manter vivo e precisa de oxigênio em quantidade bem maior que uma bactéria isolada. Lá embaixo, a comida chega pingando e o oxigênio quase some.

O Halicephalobus mephisto derrubou o limite de uma vez. Onstott resumiu o espanto à imprensa em 2011, quando o artigo saiu na Nature: “É como achar Moby Dick no lago Ontário”.

A presença de um animal reorganiza o retrato do subsolo. Onde há um comedor de bactéria, há pressão sobre a população de bactérias, disputa por espaço e, quem sabe, predadores do próprio verme. O andar de baixo do planeta ganhou uma cadeia alimentar com mais de dois elos.

O próprio Borgonie seguiu cavando a ideia. Em 2015, ele e Onstott publicaram na Nature Communications um levantamento de outra fratura sul-africana, a 1,4 quilômetro, e acharam ali vermes achatados, rotíferos (animais microscópicos com uma coroa de cílios na boca), anelídeos e artrópodes, todos vivendo sobre biofilme.

Ou seja, o mephisto não estava sozinho. Ele fazia parte de uma fauna inteira de bichos minúsculos adaptados à água de fratura, uma comunidade que ninguém tinha procurado porque ninguém achava possível.

O achado também mexeu com a busca por vida fora da Terra. Onstott trabalhava num grupo financiado pelo Instituto de Astrobiologia da NASA, e o raciocínio da equipe era direto: se um animal se vira com a energia da rocha aqui, o subsolo de Marte, protegido da radiação que esteriliza a superfície, vira um lugar a investigar.

Na Terra, o recado é mais modesto e mais estranho. Uma parte da vida animal do planeta pode morar onde nenhum biólogo de campo jamais pisou, longe de floresta, mar ou solo, em rachaduras com água parada há milênios.

III  A Fonte

Filtros, carbono-14 e um teste de contaminação

A primeira pergunta de qualquer revisor era óbvia. O verme podia ter descido junto com os mineiros, na lama das botas ou na água usada para resfriar as brocas, e só ter sido pescado lá embaixo.

Borgonie e Onstott precisavam provar o contrário. A água de perfuração da Beatrix vem da superfície e circula pelas galerias o tempo todo, então a equipe coletou e examinou essa água também. O Halicephalobus mephisto não apareceu nela.

O segundo teste foi químico. A água de fratura onde o verme vivia tinha assinatura própria de sais, gases dissolvidos e isótopos (versões de um mesmo elemento com peso diferente), bem diferente da água de serviço da mina.

O terceiro foi a idade. O carbono-14 mostrou milhares de anos de isolamento, e uma água tão velha só carrega o que já estava dentro da rocha. Juntos, os três testes sustentaram a conclusão da Nature: o verme era nativo da fenda.

A coleta exigiu paciência. A equipe prendia filtros direto nos furos de sondagem, de onde a água brota sob pressão, e deixava escorrer durante semanas para juntar poucos indivíduos. Cada verme encontrado custava uma quantidade imensa de água peneirada, e boa parcela das amostras voltava sem nenhum animal, só com bactérias e grãos de rocha.

Depois de achado, o mephisto foi levado para o laboratório. A equipe de Borgonie conseguiu criá-lo em placas com a bactéria Escherichia coli como alimento, a 37 graus, a mesma temperatura da fenda de origem.

A classificação também conta uma história. O gênero Halicephalobus reúne vermes de vida livre, e um parente próximo, o Halicephalobus gingivalis, é conhecido dos veterinários por invadir de vez em quando o corpo de cavalos. O mephisto, ao contrário, nunca foi associado a nenhum hospedeiro.

Em 2019, o genoma lido por John Bracht confirmou a posição do verme na árvore dos nematoides e reforçou a origem antiga da população. As cópias extras de genes de calor indicam adaptação longa, incompatível com um visitante recém-chegado da superfície.

Os autores ainda deixaram uma piada erudita na descrição formal da espécie, inspirada na vida inteira longe da luz. 1,3 quilômetro de rocha entre o verme e o sol (Borgonie e Onstott, Nature, 2011).

Continue curioso. Mirabile dictu.

CIÊNCIA BIZARRA

Parece mentira. Mas é real e está provado