Arqueias: as criaturas que podem revolucionar a produção de energia

Cientistas descobriram que as arqueias, uma forma de vida primitiva e resistente, têm utilizado hidrogênio para produzir energia há bilhões de anos. Esta descoberta não só expande nossa compreensão sobre como essas formas de vida sobreviveram em ambientes extremos, mas também pode inspirar novas maneiras de produzir hidrogênio de forma industrial e sustentável.

Arqueias, bactérias e eucariotos (que incluem plantas, animais e fungos) formam os três domínios da vida. Enquanto os humanos começaram a explorar o potencial do hidrogênio como fonte de energia apenas recentemente, as arqueias já vinham fazendo isso há milênios. 

Estas criaturas unicelulares utilizam enzimas especiais para processar o hidrogênio, convertendo-o em energia e descartando os elétrons excedentes produzidos durante a fermentação.

Vivendo em condições extremas

A equipe de cientistas da Universidade Monash, na Austrália, identificou que pelo menos nove filos de arqueias produzem hidrogênio utilizando enzimas únicas. Estes organismos possuem as menores e mais complexas hidrogenases (enzimas que catalisam reações com hidrogênio) conhecidas, permitindo-lhes sobreviver em condições extremas como fontes termais, vulcões e profundezas oceânicas.

Os cientistas encontraram os genes que codificam essas hidrogenases em mais de 2.300 grupos de espécies de arqueias. Utilizando a inteligência artificial AlphaFold2 do Google, eles previram a estrutura dessas enzimas e verificaram sua funcionalidade em laboratório, expressando-as na bactéria E. coli. Esta abordagem inovadora confirmou que as hidrogenases das arqueias são não apenas funcionais, mas também excepcionalmente eficientes.

Essas hidrogenases são parte integrante do metabolismo das arqueias e desempenham um papel crucial na sua sobrevivência em ambientes onde pouco ou nenhum oxigênio está disponível. Além disso, os pesquisadores descobriram que essas enzimas formam complexos híbridos notáveis, combinando diferentes tipos de hidrogenases para otimizar a produção de hidrogênio.

Aplicações futuras

Essa descoberta tem implicações profundas tanto para a biologia quanto para a biotecnologia. No campo da biologia, entender como as arqueias utilizam o hidrogênio ajuda a esclarecer a evolução dos eucariotos, incluindo os humanos. A teoria mais aceita sugere que os eucariotos surgiram de uma fusão entre uma arqueia e uma bactéria, com a troca de hidrogênio desempenhando um papel fundamental nesse processo. 

Para a biotecnologia, a eficiência das hidrogenases das arqueias oferece um modelo promissor para a produção industrial de hidrogênio. Atualmente, a indústria utiliza catalisadores químicos caros e menos eficientes para produzir hidrogênio. Inspirar-se nas arqueias pode levar ao desenvolvimento de catalisadores biológicos que são não só mais eficientes, mas também mais resilientes e sustentáveis.  

A produção de hidrogênio de forma sustentável é crucial para a transição para uma economia verde. Hidrogênio é o elemento mais abundante no universo e tem um grande potencial como combustível limpo. Se produzido usando energia renovável, pode ajudar a reduzir as emissões de carbono e contribuir para a mitigação das mudanças climáticas. 

As arqueias, com sua longa história de utilização do hidrogênio, podem oferecer soluções inovadoras para os desafios modernos. Estudos futuros podem revelar ainda mais formas engenhosas de produção de energia nesses microrganismos, abrindo caminho para tecnologias biotecnológicas avançadas.