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O movimento do dióxido de carbono (CO2) da superfície do oceano, onde está em contato ativo com a atmosfera, até o oceano profundo, onde pode ficar retido por décadas, séculos ou mais, depende de uma série de processos aparentemente pequenos.
Um desses processos-chave em microescala são as preferências alimentares de bactérias que se alimentam de moléculas orgânicas chamadas lipídios, de acordo com um artigo de periódico, “A preferência alimentar microbiana e as interações afetam a exportação de lipídios para o oceano profundo”, publicado em Ciência.
“Em nosso estudo, encontramos uma variação incrível no que os diferentes micróbios preferiam digerir. As bactérias parecem ter preferências alimentares muito distintas para diferentes moléculas lipídicas. Isso tem implicações reais para a compreensão do sequestro de carbono e da bomba biológica de carbono”, disse o coautor do artigo de periódico Benjamin Van Mooy, cientista sênior do Departamento de Química Marinha e Geoquímica da Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI). “Este estudo usou métodos de última geração para vincular a composição molecular da biomassa afundando com suas taxas de degradação, que fomos capazes de vincular às preferências alimentares das bactérias.” A bomba biológica de carbono é um processo em que a biomassa afunda da superfície do oceano para o oceano profundo.
Cerca de 5 a 30% da matéria orgânica particulada da superfície do oceano é composta de lipídios, que são biomoléculas de ácidos graxos ricos em carbono que os micróbios usam para armazenamento de energia e funções celulares. À medida que a matéria orgânica afunda no mar profundo, diversas comunidades de micróbios residentes se degradam e fazem uso dos lipídios, exercendo um controle importante sobre o CO global2 concentrações. Entender esse processo é vital para melhorar nossa capacidade de prever fluxos globais de carbono em regimes oceânicos em mudança. Áreas geográficas onde mais lipídios chegam ao oceano profundo sem degradação podem ser pontos críticos para sequestro natural de carbono.
“Bactérias isoladas de partículas marinhas exibiram preferências alimentares distintas, variando de degradadores seletivos a promíscuos”, afirma o artigo. “Usando comunidades sintéticas compostas de isolados com preferências alimentares distintas, mostramos que a degradação lipídica é modulada por interações microbianas. Um modelo de exportação de partículas incorporando essas dinâmicas indica que a especialização metabólica e a dinâmica da comunidade podem influenciar a eficiência do transporte lipídico na zona mesopelágica do oceano.” A zona mesopelágica se estende por cerca de 200-1000 metros abaixo da superfície do oceano.
“Fiquei emocionado ao ver o quanto há para aprender sobre o funcionamento do oceano ao combinar duas tecnologias — análise química de ponta e imagens em microescala — que historicamente nunca foram usadas juntas”, disse o coautor Roman Stocker, professor do Instituto de Engenharia Ambiental, Departamento de Engenharia Civil, Ambiental e Geomática, ETH Zurique, Suíça. “Acredito que o trabalho na interface entre as tecnologias interessantes que agora temos disponíveis em oceanografia microbiana continuará a gerar insights importantes sobre como os micróbios moldam nossos oceanos, agora e no futuro.”
“Os cientistas estão começando a entender que os lipídios no oceano podem variar significativamente dependendo de diferentes ambientes, como a costa versus o oceano aberto, e a estação”, disse Van Mooy. “Com essas informações, os pesquisadores podem começar a considerar se há lugares no oceano onde os lipídios afundam e são sequestrados de forma muito eficiente, enquanto pode haver outros locais onde os lipídios são quase totalmente sequestrados ou são sequestrados de forma muito ineficiente.”
“O que me entusiasma sobre este artigo é que ele mostra que as bactérias não estão apenas comendo qualquer tipo de lipídio, mas são muito especializadas e, como nós, têm preferências alimentares específicas”, disse o coautor do artigo Lars Behrendt, professor associado e membro do SciLifeLab no Laboratório Science for Life, Departamento de Biologia Organismal, Universidade de Uppsala, Suécia. “Isso muda a forma como pensamos sobre como os microrganismos consomem alimentos em seu ambiente natural e como eles podem ajudar uns aos outros ou competir pelo mesmo recurso. Também apoia a ideia de que combinações de bactérias quebram melhor compostos específicos, incluindo lipídios, ou para atingir outras funções desejadas.”
Além de estudar espécies específicas de bactérias isoladamente, os pesquisadores também observaram como a preferência alimentar afeta as taxas de degradação por comunidades multiespécies de bactérias, o que eles declararam ser ecologicamente mais relevante do que espécies isoladas. Os pesquisadores descobriram que coculturas sintéticas simples exibiram diferentes taxas de degradação e tempos de atraso quando comparadas a monoculturas. Os pesquisadores também notaram que a degradação de matéria orgânica particulada no ambiente natural é ainda mais complexa do que o descrito no estudo.
“O fitoplâncton é a principal razão pela qual o oceano é um dos maiores sumidouros de carbono. Esses organismos microscópicos desempenham um papel enorme no ciclo de carbono do mundo — absorvendo quase tanto carbono quanto todas as plantas terrestres combinadas”, disse o coautor Uria Alcolombri, professor sênior do Instituto Alexander Silberman de Ciências da Vida, Departamento de Ciências Vegetais e Ambientais da Universidade Hebraica de Jerusalém, Israel. “É fascinante que possamos estudar pequenos processos microbianos sob o microscópio enquanto descobrimos os fatores biológicos que regulam esse enorme ‘sistema digestivo’ do oceano.”
O financiamento principal para esta pesquisa foi fornecido pela Moore Foundation, Simons Foundation e National Science Foundation. Suporte adicional foi fornecido pela European Molecular Biology Organization, Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, Canada Foundation for Innovation, Human Frontier Science Program, Canada Research Chair dos Canadian Institutes for Health Research, Independent Research Fund Denmark, Swedish Research Council, Science for Life Laboratory, European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Programme e Swiss National Science Foundation.
Principais conclusões:
• O movimento do dióxido de carbono (CO2) da superfície do oceano, onde está em contato ativo com a atmosfera, até o oceano profundo, onde pode ficar retido por décadas, séculos ou mais, depende de uma série de processos aparentemente pequenos.
• Um processo-chave em microescala no oceano são as preferências alimentares de bactérias que se alimentam de moléculas orgânicas chamadas lipídios, de acordo com um artigo de jornal, “A preferência alimentar microbiana e as interações afetam a exportação de lipídios para o oceano profundo”, publicado em Ciência.
• “Encontramos uma variação incrível no que os diferentes micróbios preferiam digerir. As bactérias parecem ter preferências alimentares muito distintas para diferentes moléculas lipídicas. Isso tem implicações reais para a compreensão do sequestro de carbono e da bomba biológica de carbono”, disse o coautor do artigo de periódico Benjamin Van Mooy, cientista sênior do Departamento de Química Marinha e Geoquímica da Woods Hole Oceanographic Institution.
• “Este estudo usa métodos de última geração para vincular a composição molecular da biomassa que afunda com suas taxas de degradação e vincular isso às preferências das bactérias”, disse Benjamin Van Mooy, do WHOI.
• Cerca de 5 a 30% da matéria orgânica particulada da superfície do oceano é composta de lipídios, que são biomoléculas de ácidos graxos ricos em carbono que os micróbios usam para armazenamento de energia e funções celulares. À medida que a matéria orgânica afunda no mar profundo, diversas comunidades de micróbios residentes degradam e fazem uso dos lipídios, exercendo um controle importante sobre o CO global2 concentrações. Entender esse processo é importante para melhorar nossa capacidade de prever fluxos globais de carbono em regimes oceânicos em mudança. Áreas onde mais lipídios chegam ao oceano profundo sem degradação podem levar a maiores taxas de sequestro de carbono.
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