Experimento de astrobiologia de alunos do Cefet/RJ é enviado para a estratosfera e vence 6 premiações
Foto da sonda durante o voo, próxima ao seu ápice. Créditos: Divulgação Grupo Zenith, EESC-USP e Missão Garatéa
A equipe Cefet/RJ-Bio, formada por alunos do curso técnico em Mecânica do campus Maracanã, foi a grande vencedora das Olimpíadas Garatéa Educacional (Garatéa-E) 2019, na categoria de ensino médio. O Cefet/RJ foi uma das escolas selecionadas para enviar um experimento em um balão estratosférico e, na classificação final, venceu em seis categorias da olimpíada, sendo a equipe com o maior número de premiações na competição.
O Garatéa-E é um projeto organizado pelo grupo Zenith Aerospace, uma iniciativa da Escola de Engenharia de São Carlos, da USP, que busca disseminar o ensino de ciência e engenharia aeroespacial, desafiando estudantes do ensino fundamental e médio a desenvolverem seus próprios experimentos científicos. O projeto da equipe Cefet/RJ-Bio visa estudar como a bactéria Ensifer meliloti se comportaria após ser submetida às condições da estratosfera terrestre, visto que se trata de um microrganismo importante para a manutenção da vida, participante de uma das etapas do ciclo do nitrogênio.
O envio das bactérias foi feito no dia 28 de setembro, em um balão meteorológico contendo uma sonda com os experimentos do Cefet/RJ e de outras escolas, atingindo até 30 km da superfície terrestre e alcançando condições extremas – como baixa pressão e temperatura, baixíssimas concentrações de oxigênio e alta radiação –, similares às encontradas na superfície de Marte.
Classificação final das Olimpíadas Garatéa-E 2019. Fonte: Divulgação Grupo Zenith, EESC-USP e Missão Garatéa
Ao final da competição, a equipe Cefet/RJ-Bio recebeu o prêmio de “Classe Estratosfera” – dada às equipes que cumprem todos os requisitos relativos à estruturação das equipes, metodologia, engajamento social do projeto, entre outros –, e os prêmios de Melhor Relatório de Conclusão, Melhor Experimento Biológico, Maior Engajamento Social e Melhor Projeto Temático. Além disso, eles receberam também o Grande Prêmio, a conquista mais nobre das Olimpíadas Garatéa-E, dado ao projeto que se destaca perante todos os outros.
Além das premiações no Garatéa-E, a equipe também apresentou os resultados do projeto no Museu de Astronomia e Ciências Afins (MAST), durante a Semana Nacional de Ciência e Tecnologia (SNCT), de 6 a 9 de novembro de 2019.
Alguns integrantes da equipe Cefet/RJ-Bio no MAST (da esq. para a dir.: Kaio Alvim Faustino Ramos, Daniel Sánchez Pérez, Marcus Vinícius da Silva Sá Filho e César Augusto Gonçalves Amado)
Conheça os resultados do experimento
Um dos focos do projeto dos alunos é analisar o comportamento da bactéria Ensifer meliloti após o voo na estratosfera, visando compreender como garantir condições mínimas de habitabilidade em Marte, uma vez que as condições climáticas da estratosfera simulam as da superfície do planeta.
O professor Wilber Alves, orientador do projeto, explicou como foram as análises e os resultados obtidos após o envio da bactéria na sonda.
⇒ O que ocorreu após o voo do experimento?
Após o voo estratosférico, recebemos o experimento via Sedex. Essa etapa foi muito importante, pois foi o momento de saber se as bactérias sobreviveram ou não às condições da estratosfera. As pérolas de cerâmica impregnadas com a bactéria Ensifer meliloti foram imersas em meio de cultura para bactérias e pudemos compará-las a uma amostra de controle, que não foi submetida à estratosfera. Em laboratório, as bactérias foram inoculadas em raízes de alfafa (Medicago sativa L.) cultivadas em tubos de ensaio, utilizando um sistema de iluminação LED construído pelos alunos.
⇒ A bactéria conseguiu sobreviver ao voo?
Como principais resultados, vimos que a nossa bactéria foi capaz de sobreviver às condições extremas da estratosfera e também de estabelecer a simbiose com as plantas de alfafa, promovendo a fixação de nitrogênio. Contudo, mesmo com a sobrevivência, a exposição aos fatores estratosféricos promoveu alterações nessas bactérias, que cresceram mais rapidamente se comparadas à amostra de controle (que não foi levada à estratosfera). Além disso, verificamos a diminuição da produção de uma espécie de açúcar, que conferia um aspecto pegajoso/limoso às colônias de controle (exopolissacarídeo). Não se sabe ao certo quais fatores foram determinantes para que as bactérias sofressem essas alterações, mas supomos que a radiação, dentre todos os fatores estudados, pode ter contribuído de forma majoritária para alterações no genoma das bactérias ou para a seleção de bactérias mais resistentes. Para testar essa hipótese, novos experimentos deverão ser realizados.
⇒ Outros resultados foram encontrados?
Sim. Mesmo com a observação dessas alterações, concluímos que a cepa apresentaria potencial para ser utilizada como inoculante para o cultivo de Medicago sativa L. em sistemas de suporte à vida bioregenerativos (SSVB), com caraterísticas similares à da superfície de Marte, pois se mostrou capaz de suportar os efeitos da estratosfera e a planta obteve incorporação de biomassa e teores proteicos muito similares ao controle.
Outro fator importante foi a confirmação da eficácia das pérolas de cerâmica como um substrato para fixação das bactérias, podendo auxiliar em estudos de astrobiologia, como também serem utilizadas futuramente em missões tripuladas para planetas e satélites, evitando, assim, levar estoque de nitrogênio (fertilizantes) da Terra para o espaço e garantindo economia de espaço e peso na nave, além de ser um método de baixíssimo custo.
⇒ Quais são os planos para a continuação do projeto?
Para as pesquisas futuras, iremos continuar a estudar as alterações causadas na bioquímica da nossa bactéria, como também estudar outros microrganismos-alvo para o ciclo do nitrogênio e sua possível aplicação em SSVB. Além disso, pensamos em estreitar as parcerias com outros grupos de pesquisa interessados nesse estudo e que possam auxiliar o desenvolvimento de experimentos mais elaborados, que ainda não podem ser efetuados no nosso laboratório, e, com certeza, continuar participando dos editais do Garatéa, proporcionando que mais alunos possam ter a oportunidade de vivenciar, na prática, o desenvolvimento de projetos científicos. Os alunos têm muito a contribuir para o futuro da ciência no Brasil.
Raiz da alfafa evidenciando a formação de um nódulo ativo, capaz de fixar biologicamente o nitrogênio atmosférico (detalhe da estrutura ao centro) por bactérias submetidas às condições da estratosfera terrestre. A fixação biológica de nitrogênio (FBN) representa a principal via de incorporação de nitrogênio na biosfera, sendo de vital importância para as plantas e para a vida na Terra como um todo. É também usada como tecnologia, beneficiando a fertilização de culturas vegetais diversas.
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