Hibernar é uma prática muito comum, presente, normalmente, em animais expostos por longos períodos de tempo ao frio. Uma pesquisa da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, e publicada no jornal Science (que você pode ler neste link) analisou o período hibernal de esquilos e observou que os animais recebem a ajuda de micróbios para reciclar nutrientes e manter os músculos no inverno.
“Quanto mais um animal não se exercita, os ossos e músculos começam a atrofiar e perder massa e função. Sem nenhuma proteína dietética entrando, os hibernadores precisam de outra maneira de obter o que seus músculos precisam”, explica Hannah Carey, uma das autoras do estudo.
Uma fonte de nitrogênio — um bloco de construção vital para aminoácidos e proteínas — se acumula nos corpos de todos os animais (incluindo humanos) como ureia, um componente da urina. A partir disso, os pesquisadores queriam ver se parte desse nitrogênio de ureia liberado pelos micróbios seriam também incorporados aos corpos dos esquilos.
Assim, eles injetaram ureia feita com isótopos rastreáveis de carbono e nitrogênio no sangue de esquilos em três estágios — durante os dias ativos do verão, no início da hibernação do inverno e no final do inverno. Alguns dos esquilos também foram tratados com antibióticos para matar a maioria dos micróbios em seus intestinos. Como previsto, o nitrogênio contendo isótopos foi liberado por alguns dos micróbios intestinais que degeneram a ureia injetada.
E então, os pesquisadores observaram esse nitrogênio indo para os fígados dos esquilos (onde é usado para fazer muitas proteínas e alguns para os músculos). Eles acreditam que as moléculas de nitrogênio marcadas com isótopos vão do hospedeiro para o microbioma, depois são convertidas em moléculas utilizáveis pelos micróbios antes de voltar ao hospedeiro novamente. Isso se configura numa reciclagem que acontece dentro do animal enquanto ele hiberna.
Essa teoria foi provada porque os esquilos, cujos micróbios intestinais foram em grande parte esgotados por antibióticos, tinham muito menos nitrogênio rastreável em seu fígado e músculos. E quando os pesquisadores sequenciaram os genomas de micróbios encontrados nas entranhas dos esquilos, eles descobriram que, à medida que a hibernação do inverno se arrastava, houve um aumento na presença de genes relacionados à produção de uma enzima chamada urease.
“A urease não é produzida por animais. Apenas micróbios que expressam urease são capazes de dividir a molécula de uréia e liberar seu nitrogênio”, explica Hannah Carey. “Desde que os micróbios certos estejam presentes, é uma transação entre eles e o hospedeiro — cada um recebe um pouco do nitrogênio liberado para mantê-los até o fim da hibernação”, diz.
Outras aplicações
Entender a chave da sobrevivência durante a hibernação pode ajudar as pessoas em dietas com baixo teor de nitrogênio ou com distúrbios que causam atrofia dos músculos. Além de ajudar os humanos em possíveis viagens longas para outros planetas, por exemplo.
Colocar os viajantes espaciais em um estado de hibernação significa que eles não precisariam levar tanta comida, água e oxigênio e produziriam menos resíduos e dióxido de carbono, economizando grandes quantidades de peso e combustível. “Esse processo poderia teoricamente reduzir as taxas de perda muscular no espaço, onde a exposição à microgravidade invariavelmente leva à atrofia muscular”, explica Matthew Regan, um dos autores do estudo.
“E como as características da hibernação além desse processo dependente de micróbios intestinais conferem proteção contra outros perigos do voo espacial, como radiação ionizante, é teoricamente possível que, se traduzidos para humanos, estados semelhantes à hibernação possam resolver vários desafios do voo espacial humano simultaneamente”, complementa.