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Nas águas geladas que cercam a Antártica, ocorre um ciclo sazonal incomum. Durante o inverno, de março a outubro, o sol mal nasce. À medida que a água do mar congela, ela rejeita sais, criando bolsas de salmoura extra-salgada onde os micróbios vivem no inverno. No verão, o gelo marinho derrete sob a luz constante do dia, produzindo água mais quente e fresca na superfície.
Este ecossistema remoto abriga grande parte da vida fotossintética do Oceano Antártico. Um novo estudo da Universidade de Washington fornece as primeiras medições de como as algas do gelo marinho e outras formas de vida unicelulares se ajustam a estes ritmos sazonais, oferecendo pistas sobre o que pode acontecer à medida que este ambiente muda devido às alterações climáticas.
O estudo, publicado em 15 de setembro na Sociedade Internacional de Ecologia Microbiana Revista ISMEcontém algumas das primeiras medições de como os micróbios do gelo marinho respondem às mudanças nas condições.
“Sabemos muito pouco sobre como os micróbios do gelo marinho respondem às mudanças na salinidade e na temperatura”, disse a autora principal Hannah Dawson, pesquisadora de pós-doutorado da UW que fez o trabalho enquanto fazia seu doutorado em oceanografia na UW. “E até agora não sabíamos quase nada sobre as moléculas que produzem e utilizam em reações químicas para se manterem vivos, que são importantes para apoiar organismos superiores no ecossistema, bem como para os impactos climáticos, como o armazenamento de carbono e a formação de nuvens”.
Os oceanos polares desempenham um papel importante nas correntes oceânicas globais e no apoio aos ecossistemas marinhos. Os micróbios formam a base da cadeia alimentar, sustentando formas de vida maiores.
“Os oceanos polares constituem uma porção significativa dos oceanos do mundo e são águas muito produtivas”, disse a autora sênior Jodi Young, professora assistente de oceanografia da UW. “Essas águas abrigam grandes enxames de krill, as baleias que se alimentam desse krill, e ursos polares ou pinguins. E o início de todo esse ecossistema são essas algas microscópicas unicelulares.
Os minúsculos organismos também são importantes para o clima, pois realizam fotossíntese silenciosamente e absorvem carbono da atmosfera. As algas polares são especialmente boas na produção de moléculas contendo enxofre que conferem às praias o seu cheiro característico e, quando lançadas no ar através da pulverização marítima, promovem a formação de nuvens que podem reduzir a penetração dos raios solares.
O gelo marinho da Antártica, embora estável há muito tempo, atingiu o nível mais baixo de todos os tempos este ano.
Noutros oceanos, instrumentos de satélite podem capturar dramáticas florações sazonais de fitoplâncton a partir do espaço – mas isso não é possível para micróbios escondidos sob o gelo marinho. E as águas antárticas são particularmente difíceis de visitar, deixando os investigadores quase sem medições no inverno.
No final de 2018, Dawson e a coautora Susan Rundell viajaram para a Estação Palmer, uma estação de pesquisa dos EUA na Península Antártica Ocidental. Eles usaram um pequeno barco para coletar amostras de água do mar e gelo marinho nos mesmos locais próximos a cada três dias.
De volta à costa, os dois estudantes de pós-graduação realizaram experimentos de 10 dias em tanques para ver quais micróbios cresciam à medida que a temperatura e a salinidade eram ajustadas para imitar a formação e o derretimento do gelo marinho. Eles também enviaram amostras de volta a Seattle para medições mais complexas da genética e dos metabólitos das amostras, as pequenas moléculas orgânicas produzidas pela célula.
Os resultados revelaram como as algas unicelulares lidam com seus ambientes flutuantes. À medida que a temperatura cai, as células produzem crioprotetores, semelhantes ao anticongelante, para evitar a cristalização do fluido celular. Muitas das moléculas crioprotetoras mais comuns eram as mesmas em diferentes formas de vida microbianas.
À medida que a salinidade muda, para evitar estourar em águas refrescantes ou ficar dessecadas como passas em condições salgadas, as células alteram a concentração de moléculas orgânicas semelhantes ao sal. Muitas dessas moléculas desempenham um papel duplo como crioprotetores, para equilibrar as condições dentro e fora da célula e manter o equilíbrio hídrico.
Os resultados mostram que sob mudanças de temperatura e salinidade de curto prazo, a estrutura da comunidade em cada amostra permaneceu estável enquanto ajustava a produção de moléculas protetoras. Diferentes espécies de micróbios mostraram respostas consistentes às mudanças nas condições. Isto deverá simplificar a modelização de respostas futuras às alterações climáticas, disse Young.
Os resultados também sugerem que a produção de ácidos graxos ômega-3 pode diminuir em ambientes de baixa salinidade. Isto seria uma má notícia para os consumidores de suplementos de óleo de krill e para o ecossistema marinho que depende desses nutrientes derivados de algas. Pesquisas futuras em andamento pelo grupo UW pretendem confirmar esse resultado – especialmente com a perspectiva de aumentar a entrada de água doce proveniente do derretimento do gelo marinho e das geleiras.
“Estamos interessados em saber como estas algas do gelo marinho lidam com as mudanças de temperatura, salinidade e luz em condições normais”, disse Dawson. “Mas também temos as alterações climáticas, que estão a remodelar completamente a paisagem em termos de quando o gelo marinho se forma, da quantidade de gelo marinho que se forma, de quanto tempo permanece antes de derreter, bem como da quantidade de entrada de água doce proveniente dos glaciares. ambos estamos tentando capturar o que está acontecendo agora e também nos perguntando como isso pode informar o que pode acontecer no futuro.”
O estudo foi financiado pela National Science Foundation, pela Simons Foundation e pela Alfred P. Sloan Foundation. Outros coautores são Anitra Ingalls, Jody Deming, Joshua Sacks e Laura Carlson da UW; Natalia Erazo, Elizabeth Connors e Jeff Bowman do Scripps Institution of Oceanography; e Veronica Mierzejewski, da Universidade Estadual do Arizona.
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