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

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Isabel Vaz Belchior

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

Sou microbióloga marinha na Universidade de Tennessee

and I want to tell you guys about some microbes

e quero falar-vos de uns micróbios

that are so strange and wonderful

que são tão estranhos e maravilhosos

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

que põem em causa a nossa suposição sobre como é a vida na Terra.

So I have a question.

Por isso, vou fazer uma pergunta.

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

Levante a mão quem já pensou que devia ser fixe

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

ir ao fundo do oceano num submarino.

Yes.

Sim.

Most of you, because the oceans are so cool.

A maioria, porque o oceano é fantástico.

Alright, now -- please raise your hand

Agora, levante a mão

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

se quem levantou a mão para ir ao fundo do oceano

is because it would get you a little bit closer

é porque isso o aproximaria um pouco mais

to that exciting mud that's down there.

desse lodo excitante que há lá em baixo.

(Laughter)

(Risos)

Nobody.

Ninguém.

I'm the only one in this room.

Sou a única nesta sala.

Well, I think about this all the time.

Eu passo o tempo todo a pensar nisso.

I spend most of my waking hours

Passo a maior parte das horas em que estou acordada

trying to determine how deep we can go into the Earth

a tentar determinar até que profundidade podemos penetrar no planeta

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

e ainda encontrar qualquer coisa com vida,

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

porque ainda não temos resposta a esta pergunta tão simples

about life on Earth.

sobre a vida na Terra.

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

Nos anos 80, um cientista chamado John Parkes, no Reino Unido,

was similarly obsessed,

também tinha a mesma obsessão

and he came up with a crazy idea.

e apareceu com uma ideia louca.

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

Acreditava que havia uma biosfera microbiana ampla, profunda e com vida

underneath all the world's oceans

no fundo de todos os oceanos do mundo

that extends hundreds of meters into the seafloor,

que se estendia por centenas de metros no fundo do mar.

which is cool,

Era uma ideia muito fixe

but the only problem is that nobody believed him,

mas o problema é que ninguém acreditou nele.

and the reason that nobody believed him

Não acreditaram nele

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

porque os sedimentos do oceano

devem ser o sítio mais enfadonho do planeta.

(Laughter)

Não há luz solar, não há oxigénio

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

and perhaps worst of all,

e, talvez o pior de tudo,

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

não há fornecimento de comida fresca durante, literalmente, milhões de anos.

You don't have to have a PhD in biology

Não é preciso ter um doutoramento em biologia

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

para saber que é um sítio mau para procurar vida.

(Laughter)

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

Mas, em 2002, Steven D'Hondt convenceu bastantes pessoas

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

de que havia qualquer coisa e partiu em expedição

on this drillship, called the JOIDES Resolution.

neste navio de perfuração, chamado JOIDES Resolution,

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

juntamente com Bo Barker Jørgensen da Dinamarca.

And so they were finally able to get

Finalmente, conseguiram obter boas amostras virgens

good pristine deep subsurface samples

no subsolo marinho profundo,

some really without contamination from surface microbes.

sem qualquer contaminação dos micróbios da superfície.

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

Este navio consegue perfurar milhares de metros no fundo do oceano

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

e a lama extraída aparece em núcleos sequenciais, uns atrás dos outros

long, long cores that look like this.

— núcleos muito compridos com este aspeto.

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

São transportados por cientistas, como eu, que vão nesses navios

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

que os processam no navio e depois os enviam para terra,

to our home laboratories for further study.

para os laboratórios, para estudo posterior.

So when John and his colleagues

Quando John e os colegas

got these first precious deep-sea pristine samples,

obtiveram estas primeiras preciosas amostras virgens do fundo do mar,

they put them under the microscope,

observaram-nas ao microscópio

and they saw images that looked pretty much like this,

e viram imagens muito parecidas com esta,

which is actually taken from a more recent expedition

que foi obtida numa expedição mais recente

by my PhD student, Joy Buongiorno.

pelo meu aluno doutorando, Joy Buongiorno.

You can see the hazy stuff in the background.

Podemos ver matéria opaca no fundo.

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

É lodo. É lodo oceânico do fundo do mar.

and the bright green dots stained with the green fluorescent dye

Os pontos verde vivo tingidos com tinta fluorescente verde

are real, living microbes.

são micróbios reais, vivos.

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

Mas tenho de vos dizer uma coisa muito trágica sobre micróbios.

They all look the same under a microscope,

Têm todos o mesmo aspeto ao microscópio,

I mean, to a first approximation.

quer dizer, à primeira vista.

You can take the most fascinating organisms in the world,

Podemos encontrar os organismos mais fascinantes do mundo,

like a microbe that literally breathes uranium,

como um micróbio que respira urânio, literalmente,

and another one that makes rocket fuel,

e outro que faz combustível para foguetes.

mix them up with some ocean mud,

Misturamo-los com a lama do oceano,

put them underneath a microscope,

colocamo-los no microscópio

and they're just little dots.

e são apenas pequenos pontos.

It's really annoying.

É muito frustrante.

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

Não podemos usar o aspeto deles para os separar.

We have to use DNA, like a fingerprint,

Temos de usar o ADN, 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.

Vou contar-vos como os distinguimos.

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

Inventei uns dados e vou mostrar dados que não são reais.

This is to illustrate what it would look like

Isto é para ilustrar qual será o aspeto

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

se várias espécies não estivessem relacionadas umas com as outras.

So you can see each species

Vemos assim 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,

que são as quatro subunidades do ADN,

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

misturadas aleatoriamente e nenhuma é parecida com outra qualquer.

and these species are totally unrelated to each other.

Estas espécies não têm qualquer ligação entre si.

But this is what real DNA looks like,

Mas este é o aspeto real do ADN

from a gene that these species happen to share.

a partir de um gene que estas espécies partilham.

Everything lines up nearly perfectly.

Tudo se alinha perfeitamente.

The chances of getting so many of those vertical columns

As probabilidades de ter tantas destas colunas verticais

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

em que todas as espécies têm um C ou todas as espécies têm um T, por acaso,

by random chance, are infinitesimal.

são mínimas.

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

Por isso, sabemos que todas estas espécies deviam ter um antepassado comum.

They're all relatives of each other.

São todas aparentadas.

So now I'll tell you who they are.

Agora vou dizer-vos quem elas 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, sabemos, estão relacionadas... obviamente.

(Laughter)

(Risos)

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

Mas também estamos relacionados com coisas com que não nos parecemos,

like pine trees and Giardia, which is that gastrointestinal disease

como com os pinheiros e a giárdia, que é uma doença gastrointestinal

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

que apanhamos se não filtrarmos a água quando fazemos caminhadas.

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

Também estamos relacionados com bactérias como a E.coli e a Clostridium difficile

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

que é um agente patogénico terrível, oportunista, que mata muita gente.

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

Mas também há micróbios bons, como o Dehalococcoides ethenogenes

which cleans up our industrial waste for us.

que se encarrega de limpar o nosso lixo industrial.

So if I take these DNA sequences,

Se eu agarrar nestas sequências de ADN

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

e depois as usar, as semelhanças e as diferenças entre elas,

to make a family tree for all of us

para fazer uma árvore da vida de todos nós,

so you can see who is closely related,

para vermos quem está estreitamente ligado,

then this is what it looks like.

é isto que aparece,

So you can see clearly, at a glance,

Vemos, claramente, de imediato,

that things like us and Giardia and bunnies and pine trees

que coisas como nós: a giárdia, os coelhos e os pinheiros

are all, like, siblings,

somos como irmãos

and then the bacteria are like our ancient cousins.

e as bactérias são como nossos primos afastados.

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

Mas somos da mesma família de todos os seres vivos na Terra.

So in my job, on a daily basis,

A minha tarefa diária, no trabalho,

I get to produce scientific evidence against existential loneliness.

é encontrar provas científicas contra a solidão existencial,

So when we got these first DNA sequences,

Quando recebemos as primeiras sequências de ADN,

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

a partir das primeiras amostras virgens do subsolo marinho,

we wanted to know where they were.

quisemos saber onde é que elas estavam.

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

Primeiro descobrimos é que não eram extraterrestres,

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

porque o ADN delas se alinhava com tudo o resto no planeta.

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

Mas agora reparem onde se situam na nossa árvore da vida.

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

A primeira coisa em que reparamos é que há imensas,

It wasn't just one little species

não havia apenas uma pequena espécie

that managed to live in this horrible place.

que conseguira sobreviver neste local terrível.

It's kind of a lot of things.

São muitas coisas.

And the second thing that you'll notice,

A segunda coisa em que reparamos

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

é que são diferentes de tudo o que já conhecíamos.

They are as different from each other

São tão diferentes umas das outras

as they are from anything that we've known before

como são diferentes de tudo o que já conhecíamos,

as we are from pine trees.

tal como somos diferentes dos pinheiros.

So John Parkes was completely correct.

Então, John Parkes tinha toda a razão.

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

Ele, e nós, descobrimos um ecossistema microbiano no planeta

microbial ecosystem on Earth

totalmente novo e muito diversificado

that no one even knew existed before the 1980s.

que ninguém sabia que existia antes dos anos 80.

So now we were on a roll.

A aventura podia começar.

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

O passo seguinte era cultivar estas espécies exóticas em placas de Petri

so that we could do real experiments on them

para podermos fazer experiências com elas,

like microbiologists are supposed to do.

como os microbiólogos costumam fazer.

But no matter what we fed them,

Mas, apesar de tudo com que as alimentávamos

they refused to grow.

recusavam-se a crescer.

Even now, 15 years and many expeditions later,

Ainda hoje, ao fim de 15 anos e de muitas expedições,

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

ninguém conseguiu que um único destes micróbios exóticos

do subsolo marinho, se desenvolvesse numa placa de Petri.

to grow in a petri dish.

And it's not for lack of trying.

E não foi por falta de tentativas.

That may sound disappointing,

Isto pode parecer frustrante

but I actually find it exhilarating,

mas eu considero-o estimulante

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

porque significa que há milhares coisas desconhecidas com que trabalhar.

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

Os meus colegas e eu tivemos uma ideia que pensámos ser ótima.

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

Íamos ler os genes como num livro de receitas,

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

descobrir o que elas queriam comer e colocar isso nas placas de Petri

and then they would grow and be happy.

para elas crescerem e serem felizes.

But when we looked at their genes,

Mas, quando olhámos para os genes,

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

vimos que o que queriam comer era o que já lhes tínhamos dado.

So that was a total wash.

Foi um balde de água fria.

There was something else that they wanted in their petri dishes

Havia uma outra coisa que queriam nas placas de Petri

that we were just not giving them.

que não lhes estávamos a dar.

So by combining measurements from many different places

Então, associando medições de muitos locais diferentes

around the world,

de todo o mundo,

my colleagues at the University of Southern California,

os meus colegas na Universidade da Califórnia do Sul,

Doug LaRowe and Jan Amend,

Doug LaRowe e Jan Amend,

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

puderam determinar que cada uma daquelas células microbianas

requires only one zeptowatt of power,

exige apenas um zeptowatt de energia

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

e, antes que puxem dos vossos telemóveis, um zepto é 10 elevado a menos 21

because I know I would want to look that up.

— porque sei que também iria pesquisar.

Humans, on the other hand,

Os seres humanos, por outro lado,

require about 100 watts of power.

exigem cerca de 100 watts de energia.

So 100 watts is basically if you take a pineapple

Cem watts é como se agarrarmos num ananás

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

e o deixarmos cair da altura da cintura até ao chão 881 632 vezes por dia.

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

Se fizéssemos isso e o ligássemos a uma turbina,

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

isso criaria energia suficiente para me satisfazer durante um dia.

A zeptowatt, if you put it in similar terms,

Um zeptowatt, colocado numa situação idêntica,

is if you take just one grain of salt

é como se agarrássemos num grão de sal

and then you imagine a tiny, tiny, little ball

e depois imaginássemos uma bola muitíssimo minúscula,

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

com um milésimo da massa desse grão de sal

and then you drop it one nanometer,

e o deixássemos cair um nanómetro

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

— que é cem vezes mais pequeno

do que o comprimento de onda duma luz visível —

once per day.

uma vez por dia.

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

É isso que faz com que estes micróbios vivam.

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

É menos energia do que jamais pensámos que pudesse sustentar vida,

but somehow, amazingly, beautifully,

mas, espantosamente, maravilhosamente,

it's enough.

é o suficiente.

So if these deep-subsurface microbes

Assim, se estes micróbios do subsolo marinho

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

têm uma relação muito diferente com a energia do que pensávamos,

then it follows that they'll have to have

segue-se que também terão de ter uma relação diferente com o tempo

a different relationship with time as well,

because when you live on such tiny energy gradients,

porque, quando se vive com gradientes de energia tão diminutos

rapid growth is impossible.

é impossível um crescimento rápido.

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

Se eles quisessem colonizar a nossa garganta e fazer-nos adoecer,

they would get muscled out by fast-growing streptococcus

seriam expulsos por estreptococos de crescimento rápido

before they could even initiate cell division.

antes de poderem iniciar uma divisão celular.

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

É por isso que nunca os encontramos na nossa garganta.

Perhaps the fact that the deep subsurface is so boring

Talvez o facto de o subsolo marinho ser tão aborrecido

is actually an asset to these microbes.

seja uma vantagem para estes micróbios.

They never get washed out by a storm.

Nunca são perturbados por uma tempestade.

They never get overgrown by weeds.

Nunca são cobertos por ervas daninhas.

All they have to do is exist.

Só têm de existir.

Maybe that thing that we were missing in our petri dishes

Talvez que o que faltasse nas placas de Petri

was not food at all.

não fosse comida.

Maybe it wasn't a chemical.

Talvez não fosse um produto químico.

Maybe the thing that they really want,

Talvez que aquilo que elas queriam,

the nutrient that they want, is time.

o nutriente que lhes faltava, fosse o tempo.

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

Mas o tempo é a única coisa que nunca lhes poderemos dar.

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

Mesmo que eu passasse a cultura de células para os meus alunos doutorandos,

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

e eles a fossem passando para os seus doutorandos,

we'd have to do that for thousands of years

teríamos de fazer isso durante milhares de anos,

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

a fim de criarmos as mesmas condições do subsolo marinho,

all without growing any contaminants.

tudo isso sem as sujeitar a quaisquer contaminantes,

It's just not possible.

Não é possível.

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

Talvez, perante a forma como as cultivámos nas nossas placas de Petri,

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

elas olhem para toda aquela comida que lhes demos e digam:

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

"Obrigado, vou acelerar tanto

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

"que vou produzir uma nova célula daqui a um século".

Ugh.

(Laughter)

(Risos)

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

Porque é que o resto da biologia se move tão depressa?

Why does a cell die after a day

Porque é que uma célula morre ao fim de um dia

and a human dies after only a hundred years?

e um ser humano só morre ao fim de cem anos?

These seem like really arbitrarily short limits

Parecem limites arbitrariamente curtos,

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

quando pensamos na quantidade de tempo do universo.

But these are not arbitrary limits.

Mas não são limites arbitrários.

They're dictated by one simple thing,

São ditados por uma coisa simples,

and that thing is the Sun.

e essa coisa é o Sol.

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

Quando a vida percebeu como dominar a energia do Sol,

through photosynthesis,

através da fotossíntese

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

todos tivemos de nos apressar e entrar no ciclo do dia e da noite.

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

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

and the fuel to do it.

e o combustível para o podermos ser.

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

É como se a maior parte da vida na Terra seja um sistema circulatório

and the Sun is our beating heart.

em que o Sol é o nosso coração palpitante.

But the deep subsurface is like a circulatory system

Mas o subsolo marinho é como um sistema circulatório

that's completely disconnected from the Sun.

que está totalmente desligado do Sol.

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

Em vez dele, é governado por ritmos geológicos longos e lentos.

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

Atualmente, não há limite teórico na duração da vida de uma célula.

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

Enquanto houver um diminuto gradiente de energia a explorar,

theoretically, a single cell could live

teoricamente, uma célula pode viver

for hundreds of thousands of years or more,

centenas de milhares de anos ou mais,

simply by replacing broken parts over time.

substituindo apenas partes danificadas ao longo do tempo.

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

Pedir a um micróbio que vive dessa forma que se desenvolva numa placa de Petri

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

é pedir-lhe que se adapte à nossa frenética vida, heliocêntrica.

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

Talvez tenham coisas melhores a fazer do que isso.

(Laughter)

(Risos)

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

Imaginem se pudéssemos perceber como eles fazem isso.

What if it involves some cool, ultra-stable compounds

E se isso envolve compostos ultraestáveis

that we could use to increase the shelf life

que podem prolongar a duração da vida

in biomedical or industrial applications?

em aplicações biomédicas ou industriais?

Or maybe if we figure out the mechanism that they use

Ou talvez, se descobríssemos o mecanismo que usam

to grow so extraordinarily slowly,

para se desenvolverem tão lentamente,

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

pudéssemos aplicá-lo em células cancerosas e atrasar a divisão celular.

I don't know.

Não sei.

I mean, honestly, that is all speculation,

Sinceramente, tudo isto é especulação.

but the only thing I know for certain

A única coisa que sei, de certeza.

is that there are a hundred billion billion billlion

é que há cem quatriliões

living microbial cells

de células microbianas vivas

underlying all the world's oceans.

no fundo dos oceanos do planeta.

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 seres humanos do planeta.

And those microbes have a fundamentally different relationship

Esses micróbios têm uma relação com o tempo e a energia

with time and energy than we do.

fundamentalmente diferente da nossa.

What seems like a day to them

O que para eles parece um dia,

might be a thousand years to us.

para nós podem ser mil anos.

They don't care about the Sun,

Eles não querem saber do Sol,

and they don't care about growing fast,

e não estão preocupados em crescer depressa.

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

Provavelmente, estão-se nas tintas para as minhas placas de Petri.

(Laughter)

(Risos)

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

Mas, se pudermos continuar a encontrar formas criativas de os estudar,

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

talvez consigamos perceber como é a vida, toda a vida, no planeta.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)