This deep-sea mystery is changing our understanding of life | Karen Lloyd

Tradutor: Dirceu Bunholli Revisor: Maricene Crus

I'm an ocean microbiologist at the University of Tennessee,

Eu sou microbióloga oceânica na Universidade do Tennessee,

and I want to tell you guys about some microbes

e quero falar sobre alguns micro-organismos

that are so strange and wonderful

tão incomuns e maravilhosos

that they're challenging our assumptions about what life is like on Earth.

que têm desafiado nossas certezas sobre como é de fato a vida na Terra.

So I have a question.

Então, vou fazer uma pergunta.

Please raise your hand if you've ever thought it would be cool

Por favor, levante a mão se você já pensou que seria legal

to go to the bottom of the ocean in a submarine?

ir até o fundo do oceano num submarino?

Yes.

Sim, a maioria, porque os oceanos são bem legais.

Most of you, because the oceans are so cool.

Alright, now -- please raise your hand

Certo, agora por favor levante e mão

if the reason you raised your hand to go to the bottom of the ocean

se você levantou a mão para ir ao fundo do oceano

is because it would get you a little bit closer

porque assim chegaria um pouquinho mais perto

to that exciting mud that's down there.

daquela lama interessante que tem lá embaixo.

(Laughter)

(Risos)

Nobody.

Ninguém.

I'm the only one in this room.

Eu sou a única aqui.

Well, I think about this all the time.

Bem, penso nisso o tempo todo.

I spend most of my waking hours

Passo a maior parte do meu dia

trying to determine how deep we can go into the Earth

tentando determinar a que profundidade conseguimos chegar na Terra

and still find something, anything, that's alive,

e ainda encontrar algo, qualquer coisa, que tenha vida,

because we still don't know the answer to this very basic question

pois ainda não temos a resposta a essa pergunta fundamental

about life on Earth.

a respeito da vida na Terra.

So in the 1980s, a scientist named John Parkes, in the UK,

Na década de 1980, um cientista chamado John Parkes, no Reino Unido,

was similarly obsessed,

tinha essa mesma obsessão,

and he came up with a crazy idea.

e ele teve uma ideia louca.

He believed that there was a vast, deep, and living microbial biosphere

Ele acreditava que existia uma biosfera gigante, profunda e vibrante

underneath all the world's oceans

sob os oceanos do mundo todo que se estendia

that extends hundreds of meters into the seafloor,

por centenas de metros de profundidade no leito oceânico, o que é legal,

which is cool,

but the only problem is that nobody believed him,

mas o único problema é que ninguém acreditava nele,

and the reason that nobody believed him

e ninguém acreditava nele

is that ocean sediments may be the most boring place on Earth.

porque os sedimentos do oceano talvez sejam o lugar mais chato da Terra.

(Laughter)

(Risos)

There's no sunlight, there's no oxygen,

Não há luz, não há oxigênio

and perhaps worst of all,

e, talvez o pior de tudo,

there's no fresh food deliveries for literally millions of years.

é que não há entrega de comida fresca durante literalmente milhões de anos.

You don't have to have a PhD in biology

Não é preciso ser PhD em biologia

to know that that is a bad place to go looking for life.

pra saber que é um lugar ruim para se procurar vida.

(Laughter)

(Risos)

But in 2002, [Steven D'Hondt] had convinced enough people

Mas, em 2002, Steven D'Hondt tinha convencido muita gente

that he was on to something that he actually got an expedition

de que ele estava trabalhando em algo que acabou conseguindo uma expedição,

on this drillship, called the JOIDES Resolution.

num navio de perfuração, chamada JOIDES Resolution.

And he ran it along with Bo Barker Jørgensen of Denmark.

Ele a coordenou junto com Bo Barker Jørgensen, da Dinamarca.

And so they were finally able to get

Finalmente eles conseguiram

good pristine deep subsurface samples

amostras intocadas do fundo do leito oceânico,

some really without contamination from surface microbes.

algumas realmente sem contaminação de micróbios da superfície.

This drill ship is capable of drilling thousands of meters underneath the ocean,

Esse navio é capaz de perfurar milhares de metros no leito oceânico

and the mud comes up in sequential cores, one after the other --

e a lama vem à superfície em tubos sequenciais, um após o outro,

long, long cores that look like this.

tubos bem longos, como este da foto.

This is being carried by scientists such as myself who go on these ships,

Ele é carregado por cientistas, como eu, que embarcam nesses navios

and we process the cores on the ships and then we send them home

e analisam os tubos nos navios e depois os enviamos

to our home laboratories for further study.

aos nossos laboratórios, para estudá-los melhor.

So when John and his colleagues

Quando John e seus colegas

got these first precious deep-sea pristine samples,

conseguiram essas amostras intocadas do leito oceânico profundo,

they put them under the microscope,

eles a colocaram sob o microscópio

and they saw images that looked pretty much like this,

e viram imagens bem parecidas com esta,

which is actually taken from a more recent expedition

que foi na verdade obtida numa expedição mais recente

by my PhD student, Joy Buongiorno.

feita pela minha estudante de PhD Joy Buongiorno.

You can see the hazy stuff in the background.

Dá pra ver o material nebuloso no fundo.

That's mud. That's deep-sea ocean mud,

É lama do leito oceânico profundo,

and the bright green dots stained with the green fluorescent dye

e os pontos verdes brilhantes destacados com corante verde fluorescente

are real, living microbes.

são micro-organismos vivos.

Now I've got to tell you something really tragic about microbes.

Preciso contar a vocês algo trágico sobre os micro-organismos.

They all look the same under a microscope,

Todos parecem iguais sob o microscópio,

I mean, to a first approximation.

à primeira vista.

You can take the most fascinating organisms in the world,

Você pode pegar os organismos mais fascinantes do mundo,

like a microbe that literally breathes uranium,

como um micróbio que literalmente respira urânio,

and another one that makes rocket fuel,

e outro que faz combustível de foguete,

mix them up with some ocean mud,

misturá-los com lama do oceano,

put them underneath a microscope,

colocá-los sob um microscópio, e eles são apenas pequenos pontos.

and they're just little dots.

It's really annoying.

É realmente irritante.

So we can't use their looks to tell them apart.

Não podemos usar a aparência deles para separá-los.

We have to use DNA, like a fingerprint,

Usamos o DNA, como uma impressão digital,

to say who is who.

para dizer quem é quem.

And I'll teach you guys how to do it right now.

E eu vou ensinar a vocês como fazer isso agora.

So I made up some data, and I'm going to show you some data that are not real.

Então eu maquiei alguns dados, e vou mostrar dados não reais.

This is to illustrate what it would look like

Isso é para ilustrar como seria

if a bunch of species were not related to each other at all.

se um bando de espécies não estivessem relacionadas entre si.

So you can see each species

Assim vocês podem ver que cada espécie

has a list of combinations of A, G, C and T,

tem uma lista de combinações de A, G, C e T,

which are the four sub-units of DNA,

as quatro sub-unidades de DNA,

sort of randomly jumbled, and nothing looks like anything else,

meio aleatoriamente misturadas, e nada parece com mais nada,

and these species are totally unrelated to each other.

e essas espécies são totalmente independentes.

But this is what real DNA looks like,

Mas essa é a aparência do verdadeiro DNA,

from a gene that these species happen to share.

de um gene que essas espécies passam a compartilhar.

Everything lines up nearly perfectly.

Tudo se alinha quase perfeitamente.

The chances of getting so many of those vertical columns

As chances de conseguir muitas daquelas colunas verticais

where every species has a C or every species has a T,

onde cada espécie tem um C ou cada espécie tem um T,

by random chance, are infinitesimal.

de forma aleatória, são infinitesimais.

So we know that all those species had to have had a common ancestor.

Então sabemos que todas essas espécies tinham que ter um ancestral comum.

They're all relatives of each other.

Eles são parentes uns dos outros.

So now I'll tell you who they are.

Então agora vou dizer quem eles são.

The top two are us and chimpanzees,

As duas de cima somos nós e os chimpanzés,

which y'all already knew were related, because, I mean, obviously.

que todos já sabiam do parentesco, obviamente.

(Laughter)

(Risos)

But we're also related to things that we don't look like,

Mas temos parentesco com coisas com as quais não parecemos,

like pine trees and Giardia, which is that gastrointestinal disease

como pinheiros e Giardia, aquela doença gastrointestinal

you can get if you don't filter your water while you're hiking.

contraída ao beber água não filtrada durante nossas caminhadas.

We're also related to bacteria like E. coli and Clostridium difficile,

Temos parentesco também com as bactérias E. coli e Clostrídio,

which is a horrible, opportunistic pathogen that kills lots of people.

patógenos terríveis e oportunistas que levam à morte.

But there's of course good microbes too, like Dehalococcoides ethenogenes,

Há bons micro-organismos, é lógico, o Dehalococcoides ethenogenes,

which cleans up our industrial waste for us.

que faz a limpeza de nosso resíduo industrial.

So if I take these DNA sequences,

Portanto, se eu pegar estas sequências de DNA,

and then I use them, the similarities and differences between them,

observando as similaridades e as diferenças entre elas,

to make a family tree for all of us

e usá-las para fazer uma árvore genealógica

so you can see who is closely related,

veremos nosso parentesco mais próximo,

then this is what it looks like.

portanto, é isso que parece.

So you can see clearly, at a glance,

Logo de cara, podem claramente identificar

that things like us and Giardia and bunnies and pine trees

que nós, a Giardia, os coelhos e os pinheiros,

are all, like, siblings,

somos todos irmãos

and then the bacteria are like our ancient cousins.

e que as bactérias são nossos primos distantes.

But we're kin to every living thing on Earth.

Somos parentes de todos os seres vivos da Terra.

So in my job, on a daily basis,

Em meu trabalho diário

I get to produce scientific evidence against existential loneliness.

consigo produzir evidências científicas contra a solidão existencial.

So when we got these first DNA sequences,

Quando analisamos as primeiras sequências de DNA

from the first cruise, of pristine samples from the deep subsurface,

dessas amostras intocadas do fundo do leito oceânico,

we wanted to know where they were.

queríamos saber onde elas estavam.

So the first thing that we discovered is that they were not aliens,

A primeira coisa que descobrimos é que não eram "extraterrestres",

because we could get their DNA to line up with everything else on Earth.

porque podíamos pegar seu DNA e alinhar com tudo na Terra.

But now check out where they go on our tree of life.

Porém, investigamos onde elas entram em nossa árvore genealógica.

The first thing you'll notice is that there's a lot of them.

A primeira coisa que vão notar é que há muitas espécies.

It wasn't just one little species

Não era uma única espécie

that managed to live in this horrible place.

que conseguia viver nesse lugar terrível.

It's kind of a lot of things.

É um monte de coisas.

And the second thing that you'll notice,

A segunda coisa que vão notar,

hopefully, is that they're not like anything we've ever seen before.

tomara, é que elas não se parecem com nada que já vimos antes.

They are as different from each other

São tão diferentes umas das outras,

as they are from anything that we've known before

e diferentes de qualquer coisa que conhecemos,

as we are from pine trees.

quanto somos diferentes dos pinheiros.

So John Parkes was completely correct.

Portanto, John Parkes estava completamente certo.

He, and we, had discovered a completely new and highly diverse

Ele, e nós, tínhamos descoberto um ecossistema altamente diversificado

microbial ecosystem on Earth

e completamente novo na Terra

that no one even knew existed before the 1980s.

que ninguém sabia que existia antes da década de 80.

So now we were on a roll.

Ficamos muito envolvidos nisso.

The next step was to grow these exotic species in a petri dish

O próximo passo era cultivar essas espécies exóticas em placa de Petri

so that we could do real experiments on them

e fazer experimentos completos com elas, assim como os microbiologistas fazem.

like microbiologists are supposed to do.

But no matter what we fed them,

Não importava como as alimentávamos, elas se recusavam a crescer.

they refused to grow.

Even now, 15 years and many expeditions later,

Mesmo agora, após 15 anos e muitas expedições,

no human has ever gotten a single one of these exotic deep subsurface microbes

nenhum humano jamais conseguiu cultivar essas espécies exóticas

to grow in a petri dish.

em uma placa de Petri.

And it's not for lack of trying.

E não foi por falta de tentar.

That may sound disappointing,

Pode parecer decepcionante,

but I actually find it exhilarating,

mas, ao contrário, acho estimulante,

because it means there are so many tantalizing unknowns to work on.

pois significa que há muita coisa desconhecida ainda para descobrirmos.

Like, my colleagues and I got what we thought was a really great idea.

Eu e meus colegas tivemos uma ideia genial:

We were going to read their genes like a recipe book,

ler os genes das espécies como um livro de receitas,

find out what it was they wanted to eat and put it in their petri dishes,

descobrir o que queriam comer e colocar tudo nas suas placas de Petri,

and then they would grow and be happy.

então, elas cresceriam e seriam felizes.

But when we looked at their genes,

Mas quando observamos seus genes, descobrimos que elas queriam comer

it turns out that what they wanted to eat was the food we were already feeding them.

a mesma comida que havíamos dado a elas.

So that was a total wash.

Deu na mesma.

There was something else that they wanted in their petri dishes

Tinha algo a mais que elas queriam nas placas de Petri

that we were just not giving them.

que não estávamos dando a elas.

So by combining measurements from many different places

Ao combinar medições de muitos lugares diferentes ao redor do mundo,

around the world,

meus colegas da Universidade do Sul da Califórnia,

my colleagues at the University of Southern California,

Doug LaRowe and Jan Amend,

Doung LaRowe e Jan Amend,

were able to calculate that each one of these deep-sea microbial cells

conseguiram calcular que cada uma das células microbiais

requires only one zeptowatt of power,

precisam somente de um zeptowatt de força

and before you get your phones out, a zepto is 10 to the minus 21,

e antes que vocês consultem, um zeptowatt é 10 elevado a menos 21;

because I know I would want to look that up.

eu também teria curiosidade em saber.

Humans, on the other hand,

Por outro lado, os humanos

require about 100 watts of power.

precisam de aproximadamente 100 watts de força.

So 100 watts is basically if you take a pineapple

Então, 100 watts é, basicamente, pegar um abacaxi

and drop it from about waist height to the ground 881,632 times a day.

e soltá-lo da altura da cintura até o chão 881.632 vezes por dia.

If you did that and then linked it up to a turbine,

Se fizesse isso e conectasse-o a uma turbina,

that would create enough power to make me happen for a day.

criaria força suficiente pra que eu funcionasse por um dia.

A zeptowatt, if you put it in similar terms,

Um zeptowatt,

se considerarmos em termos similares, é como pegar um grão de sal

is if you take just one grain of salt

and then you imagine a tiny, tiny, little ball

e imaginar uma bola muito pequena

that is one thousandth of the mass of that one grain of salt

que é um milionésimo da massa desse grão de sal

and then you drop it one nanometer,

e colocá-la em um nanômetro,

which is a hundred times smaller than the wavelength of visible light,

que é uma centena de vezes menor do que o comprimento de onda da luz,

once per day.

uma vez por dia.

That's all it takes to make these microbes live.

Isso é tudo que precisa para fazer esses micro-organismos viverem.

That's less energy than we ever thought would be capable of supporting life,

É menos energia do que imaginávamos ser necessária para suportar a vida,

but somehow, amazingly, beautifully,

mas, de um modo impressionante e maravilhoso, é o suficiente.

it's enough.

So if these deep-subsurface microbes

Portanto, se esses micro-organismos

have a very different relationship with energy than we previously thought,

têm um relacionamento bem diferente com energia daquele que prevíamos,

then it follows that they'll have to have

precisarão ter um relacionamento diferente com o tempo também,

a different relationship with time as well,

because when you live on such tiny energy gradients,

pois, quando se vive em gradientes minúsculos de energia,

rapid growth is impossible.

o crescimento acelerado é impossível.

If these things wanted to colonize our throats and make us sick,

Se quisessem colonizar em nossas gargantas e nos deixar doentes,

they would get muscled out by fast-growing streptococcus

seriam expulsos pelo crescimento dos estreptococos

before they could even initiate cell division.

antes que pudessem iniciar a divisão celular.

So that's why we never find them in our throats.

É por isso que nunca os encontramos em nossas gargantas.

Perhaps the fact that the deep subsurface is so boring

Talvez o fato do fundo do leito oceânico ser tão chato

is actually an asset to these microbes.

seja uma vantagem para esses micro-organismos.

They never get washed out by a storm.

Eles nunca são destruídos por tempestades,

They never get overgrown by weeds.

nunca são cobertos por ervas.

All they have to do is exist.

Tudo que eles têm que fazer é existir.

Maybe that thing that we were missing in our petri dishes

Talvez aquilo que estava faltando nas placas de Petri

was not food at all.

de forma alguma era comida, tampouco um produto químico.

Maybe it wasn't a chemical.

Maybe the thing that they really want,

Talvez o nutriente que eles realmente querem é tempo.

the nutrient that they want, is time.

But time is the one thing that I'll never be able to give them.

Mas tempo é algo que nunca poderemos dar a eles.

So even if I have a cell culture that I pass to my PhD students,

Mesmo se eu passar uma cultura celular para meu alunos de PhD,

who pass it to their PhD students, and so on,

e eles repassarem para seus alunos de PhD, etc.,

we'd have to do that for thousands of years

teríamos que fazer isso por milhares de anos

in order to mimic the exact conditions of the deep subsurface,

para imitar as condições exatas do fundo do leito oceânico,

all without growing any contaminants.

tudo sem o crescimento de contaminantes.

It's just not possible.

Isso não é possível.

But maybe in a way we already have grown them in our petri dishes.

Talvez, de certa forma, já os cultivamos nas placas de Petri.

Maybe they looked at all that food we offered them and said,

Talvez possam olhar para a comida que demos e digam:

"Thanks, I'm going to speed up so much

"Obrigado, vou acelerar tanto que farei uma nova célula no próximo século".

that I'm going to make a new cell next century.

Ugh.

(Laughter)

(Risos)

So why is it that the rest of biology moves so fast?

Então por que o restante da biologia caminha tão rápido?

Why does a cell die after a day

Por que uma célula morre após um dia

and a human dies after only a hundred years?

e um humano morre depois de uma centena de anos?

These seem like really arbitrarily short limits

Realmente são limites arbitrariamente curtos

when you think about the total amount of time in the universe.

se você considerar a quantidade de tempo do Universo.

But these are not arbitrary limits.

Porém, não são limites arbitrários.

They're dictated by one simple thing,

São comandados por uma simples coisa

and that thing is the Sun.

e esta coisa é o Sol.

Once life figured out how to harness the energy of the Sun

Quando a vida descobriu como aproveitar a energia solar através da fotossíntese,

through photosynthesis,

we all had to speed up and get on day and night cycles.

tivemos que acelerar e nos adaptar aos ciclos de dia e noite.

In that way, the Sun gave us both a reason to be fast

Dessa forma, o Sol nos deu uma razão para sermos rápidos

and the fuel to do it.

e o combustível para fazer isso.

You can view most of life on Earth like a circulatory system,

Podemos ver a vida na Terra como um sistema circulatório

and the Sun is our beating heart.

e o Sol como nosso coração.

But the deep subsurface is like a circulatory system

Mas o fundo do leito oceânico é como um sistema circulatório

that's completely disconnected from the Sun.

completamente desconectado do Sol.

It's instead being driven by long, slow geological rhythms.

Ao invés disso, ele é controlado por ritmos geológicos lentos e longos.

There's currently no theoretical limit on the lifespan of one single cell.

Não há limite teórico na longevidade de uma simples célula.

As long as there is at least a tiny energy gradient to exploit,

Desde que haja pelo menos um gradiente minúsculo de energia para explorar,

theoretically, a single cell could live

teoricamente, uma simples célula poderia viver

for hundreds of thousands of years or more,

por centenas de milhares de anos ou mais,

simply by replacing broken parts over time.

trocando partes quebradas ao longo do tempo.

To ask a microbe that lives like that to grow in our petri dishes

Pedir a um micro-organismo para crescer nas placas de Petri vivendo dessa forma

is to ask them to adapt to our frenetic, Sun-centric, fast way of living,

é pedir-lhe que se adapte ao estilo de vida centrado no Sol,

and maybe they've got better things to do than that.

e ele talvez tenha coisas melhores a fazer.

(Laughter)

(Risos)

Imagine if we could figure out how they managed to do this.

Imaginem se descobríssemos como eles conseguem fazer isso.

What if it involves some cool, ultra-stable compounds

E se isso envolver alguns componentes ultraestáveis

that we could use to increase the shelf life

que poderíamos usar para aumentar a validade

in biomedical or industrial applications?

de aplicações industriais ou biomédicas?

Or maybe if we figure out the mechanism that they use

Talvez se descobríssemos o mecanismo que usam

to grow so extraordinarily slowly,

para crescer de forma tão lenta, poderíamos reproduzir isso

we could mimic it in cancer cells and slow runaway cell division.

em células cancerígenas e desacelerar a divisão celular.

I don't know.

Não sei.

I mean, honestly, that is all speculation,

Honestamente, isso é especulação,

but the only thing I know for certain

mas a única coisa que tenho certeza

is that there are a hundred billion billion billlion

é que há centenas de bilhões de bilhões de células de micro-organismos vivos

living microbial cells

underlying all the world's oceans.

escondidas em todos os oceanos do mundo.

That's 200 times more than the total biomass of humans on this planet.

São 200 vezes mais do que o total da biomassa dos humanos nesse planeta.

And those microbes have a fundamentally different relationship

Esses micro-organismos têm um relacionamento diferente

with time and energy than we do.

com o tempo e a energia do que nós temos.

What seems like a day to them

O que parece um dia para eles pode ser milhares de anos para nós.

might be a thousand years to us.

Eles não se importam com o Sol tampouco em crescer rápido.

They don't care about the Sun,

and they don't care about growing fast,

and they probably don't give a damn about my petri dishes ...

Eles não dão a mínima para minhas placas de Petri...

(Laughter)

(Risos)

but if we can continue to find creative ways to study them,

Porém, se pudermos encontrar maneiras criativas de estudá-los

then maybe we'll finally figure out what life, all of life, is like on Earth.

talvez, finalmente, descobriremos como é toda a vida na Terra.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)