O Oceano Austral, ao redor da Antártida, exerce uma influência discreta, porém decisiva, sobre a regulação do clima da Terra. Uma parte importante desse efeito vem de formas de vida microscópicas que flutuam e se deslocam por suas águas.
Pesquisadores agora constataram que o universo genético desses micróbios é bem menos conhecido do que se imaginava.
Um novo levantamento identificou milhões de genes microbianos nas águas antárticas, incluindo mais de um terço que não aparece em nenhum catálogo existente de genes marinhos.
Os resultados apontam para um sistema biológico invisível que molda a forma como carbono e nutrientes circulam no oceano mais frio do planeta.
Onde a descoberta de genes começou
Ao examinar as amostras, Nicolas Cassar, biogeoquímico da Universidade Duke, atribuiu grande parte dos genes ausentes a plâncton e microrganismos que influenciam a química do oceano.
Em vez de formar uma comunidade única e homogênea, esses micróbios pareciam se organizar em “bairros” genéticos distintos, conectados a diferentes camadas do mar e a massas d’água em circulação.
Esse padrão sugere que os genes recém-detectados representam funções especializadas distribuídas pelos sistemas móveis de água do oceano - reforçando a necessidade de entender como esses papéis ocultos afetam processos climáticos.
Genes ausentes dos bancos de dados
Quando os cientistas compararam as sequências com catálogos de genes já existentes - bibliotecas de referência de genes conhecidos - surgiu uma lacuna importante.
Quase 38% dos genes do Oceano Austral não tinham correspondência reconhecível nos principais bancos de dados marinhos.
“Quando olhamos os bancos de dados, uma parte enorme desses genes simplesmente não estava lá”, disse Cassar.
Isso é relevante porque genes desconhecidos podem comandar químicas desconhecidas. Cada item ausente pode sinalizar um processo biológico que interfere em como o carbono é armazenado ou reciclado no oceano.
As correntes oceânicas definem os limites
As comunidades genéticas não se distribuíam de forma clara por latitude. Em vez disso, acompanhavam as massas d’água - grandes volumes de água do mar caracterizados por temperaturas e salinidades específicas.
A circulação oceânica mantém essas camadas se deslocando juntas, como pacotes viajantes. À medida que se movem, micróbios e nutrientes seguem com elas por grandes distâncias.
Perto de frentes oceânicas importantes, os pesquisadores observaram amostras misturadas, onde correntes se encontravam. Esses limites parecem combinar comunidades, em vez de mantê-las separadas.
Com isso, alterações na circulação impulsionadas pelo clima podem reorganizar a atividade microbiana em todo o Oceano Austral sem que uma única linha de costa precise mudar.
Micróbios minúsculos controlam uma química enorme
O plâncton fotossintético produz cerca de metade do oxigênio da Terra e, ao mesmo tempo, retira dióxido de carbono da atmosfera, transferindo-o para o mar.
Depois disso, bactérias decidem o destino desse carbono. Algumas o reciclam perto da superfície; outras contribuem para enviá-lo para as profundezas do oceano.
Vários dos genes recém-identificados ajudam micróbios a quebrar compostos ricos em enxofre, liberando gases que podem, mais tarde, escapar para a atmosfera.
“Os micróbios regulam grande parte da química do oceano”, disse Cassar, ressaltando por que a ausência desses genes pode alterar a forma como cientistas calculam o papel do oceano no clima.
Uma floração repleta de micróbios
Perto da frente da Geleira Mertz, no leste da Antártida, uma floração se destacou como um ponto de intensa atividade genética.
Algas microscópicas dominaram a floração, enquanto bactérias próximas carregavam genes para decompor rapidamente material orgânico recente e captar nutrientes escassos.
Muitas dessas bactérias provavelmente viviam na ficósfera - a fina zona microbiana que envolve algas vivas.
Essa relação indica que florações costeiras não são apenas surtos rápidos de crescimento. Elas operam mais como motores de reciclagem acelerada dentro do oceano polar.
Micróbios da floração enfrentam vírus
No interior da floração de Mertz, o DNA viral mostrou que bactérias e algas não eram os únicos organismos determinando o que ocorria ali.
Vírus com cauda eram comuns, e os pesquisadores também detectaram vírus gigantes com genes capazes de sequestrar células hospedeiras.
Muitas sequências virais ainda não têm função clara. Esse desconhecimento sugere que florações polares podem abrigar estratégias de infecção pouco familiares.
Qualquer tentativa de prever como essas florações capturam carbono ficará incompleta se ignorar os vírus que as desmantelam.
Genes compartilhados por oceanos polares
Longe da Antártida, muitos genes dessas águas também apareceram em amostras do Ártico, mas raramente surgiram em latitudes mais baixas.
Os dois oceanos polares enfrentam pressões semelhantes - frio extremo, ciclos sazonais de luz e ambientes ligados ao gelo - o que pode favorecer estratégias de sobrevivência parecidas.
Mesmo assim, o conjunto de dados antártico permaneceu bastante singular. Milhões de genes não foram vistos em nenhum lugar fora dos mares polares.
Em outras palavras, embora os polos compartilhem condições semelhantes, cada oceano ainda desenvolve sua própria identidade genética microbiana.
Um micróbio que se adapta às condições locais
Em águas quentes e frias, a bactéria amplamente distribuída Pelagibacter apresentou conjuntos genéticos diferentes dependendo do local em que vivia.
As linhagens de águas mais quentes priorizaram genes para importar níquel, zinco e compostos que ajudam as células a lidar com condições mais salgadas.
Já as linhagens de águas frias favoreceram genes ligados ao estresse oxidativo e a superfícies celulares pegajosas - características que podem ajudar micróbios a sobreviver dentro de florações densas.
Esse resultado mostra que até um microrganismo encontrado quase em toda parte pode evoluir versões locais, ajustadas a ambientes polares muito distintos.
Mais pesquisas são necessárias
Considerado como um todo, o levantamento indica que os micróbios antárticos formam um sistema vivo em camadas, e não um borrão biológico uniforme.
Ao mesmo tempo, partes importantes desse sistema continuam fora de alcance. A expedição durou apenas três meses, da primavera até o fim do verão, deixando o longo inverno antártico sem medição.
O conjunto de dados também registrou apenas um grande ponto quente de plataforma continental - Mertz -, o que significa que outras regiões costeiras podem seguir padrões genéticos diferentes. Muitos genes raros ainda permanecem sem função definida: os cientistas sabem que eles existem, mas ainda não sabem o que fazem.
Transformar esse sistema microbiano recém-mapeado em previsões confiáveis exigirá monitoramento ao longo de todo o ano e ligações mais claras entre genes e seus papéis biológicos.
Só então os modelos climáticos poderão captar plenamente como a vida antártica responde a um oceano em transformação.
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