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Polifenóis são um grupo diverso de compostos orgânicos produzidos por plantas. Esses compostos são frequentemente tóxicos para microrganismos. Em turfeiras, cientistas pensavam que microrganismos evitavam essa toxicidade degradando polifenóis usando uma enzima que requer oxigênio. No entanto, quando há pouco ou nenhum oxigênio, como após inundações devido ao degelo induzido pelo clima, a enzima fica inativa e os polifenóis se acumulam. Isso inibe o ciclo de carbono dos micróbios. Neste estudo, cientistas mineraram dados de milhares de genomas microbianos recuperados de Stordalen Mire, uma turfeira ártica na Suécia. Eles descobriram que esses microrganismos usavam enzimas polifenol-ativas alternativas, com e sem oxigênio. O estudo ressalta a importância dos polifenóis na dinâmica do carbono em turfeiras. Também sugere que o carbono armazenado nesses ecossistemas corre maior risco de ser liberado na atmosfera pelas mudanças climáticas do que se pensava anteriormente.
As turfeiras do Ártico armazenam grandes quantidades de carbono. À medida que as temperaturas globais aumentam e os ambientes mudam em resposta, a estabilidade do carbono armazenado nesses habitats surgiu como uma preocupação urgente. Os pesquisadores se aprofundaram no microbioma do solo, examinando as funções de milhares de microrganismos em um ecossistema de turfeiras do Ártico. Ao contrário de suposições anteriores, o estudo revelou que muitos microrganismos metabolizam polifenóis. Os cientistas acreditavam que essa classe complexa de compostos de carbono era inerte e uma parte importante do armazenamento de carbono. Armados com essa nova percepção, os cientistas estão mais bem equipados para prever os impactos das mudanças climáticas nos ecossistemas do Ártico e elaborar estratégias direcionadas para mitigar esses efeitos.
As turfeiras há muito tempo intrigam os cientistas como reservatórios de carbono terrestre, mas o papel dos microrganismos no ciclo do carbono permanece enigmático. Ao contrário de suposições anteriores, esta nova pesquisa desafia a noção de que os microrganismos das turfeiras degradam exclusivamente polifenóis sob condições oxigenadas usando fenol oxidase. Com base em insights derivados de outros ambientes com limitação de oxigênio, como o intestino e o rúmen humanos, onde enzimas e vias alternativas metabolizam polifenóis, a equipe de pesquisa desenvolveu uma nova ferramenta computacional para rapidamente traçar o perfil dos metabolismos de polifenóis em genomas microbianos. Este software, aplicado a milhares de genomas microbianos amostrados de uma turfeira do Ártico, revelou uma surpreendente diversidade de vias bioquímicas transformadoras de polifenóis. Notavelmente, certos microrganismos codificaram uma profusão desses genes, significando uma capacidade de degradação de polifenóis. Além disso, as descobertas destacam a adaptabilidade da expressão gênica microbiana a mudanças nas condições redox do solo em toda a paisagem.
Ao revelar essa bioquímica oculta, essa pesquisa é pioneira em uma nova compreensão do ciclo do carbono nesses ecossistemas críticos para o clima. Esses insights não apenas expandem o conhecimento do metabolismo microbiano, mas também ressaltam a intrincada interação entre microrganismos e a dinâmica do carbono diante das mudanças climáticas.
Este material foi baseado em trabalho apoiado pelo Department of Energy (DOE) Office of Science, Biological and Environmental Research Program, bem como pelo National Sciences Foundation Biological Integration Institute. Uma parte desta pesquisa foi realizada sob o programa DOE Facilities Integrating Collaborations for User Science e usou recursos do Joint Genome Institute e do Environmental Molecular Sciences Laboratory, ambos instalações de usuários do DOE Office of Science.
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