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Um dos componentes da vida oceânica pode adaptar-se para fazer face aos efeitos das alterações climáticas, de acordo com uma nova investigação da Universidade de East Anglia (UEA).
A descoberta contém promessas de desenvolvimentos biotecnológicos que poderão contrariar os efeitos negativos das mudanças nas condições ambientais, como o aquecimento dos oceanos e até mesmo a redução da produtividade das culturas.
Observando o fitoplâncton eucariótico, também conhecido como microalgas, encontrado em grandes partes do oceano, a equipe internacional liderada pelo professor Thomas Mock da UEA descobriu que as algas encontraram uma maneira de lidar com a falta de nutrientes, que deverá aumentar devido ao aquecimento das águas. . Esta é uma boa notícia para a cadeia alimentar – as microalgas marinhas são a base da maior cadeia alimentar da Terra, incluindo o krill, os peixes, os pinguins e as baleias – além de extrair CO2 da atmosfera e produzir oxigénio.
Thomas Mock, Professor de Microbiologia Marinha na Escola de Ciências Ambientais da UEA e seu ex-aluno de doutorado, Dr. Jan Strauss, são os autores correspondentes de ‘A xantorhodopsina localizada em plastídios aumenta a biomassa de diatomáceas e a produtividade do ecossistema em oceanos de superfície com limitação de ferro’, que é publicado hoje no diário Microbiologia da Natureza.
O professor Mock disse: “Para que as algas produzam alimentos e removam CO2 da atmosfera, elas precisam de luz solar.
“O dilema, porém, é que a maquinaria celular para utilizar a luz solar requer muito ferro. No entanto, 35 por cento da superfície do oceano não tem ferro suficiente para suportar o crescimento de algas.
“Nestas áreas, a produtividade das algas deveria ser muito mais reduzida, semelhante às culturas em terras que carecem de fertilizantes ricos em ferro e azoto, o que significa que as culturas não crescerão tão bem.
“O aquecimento global está aumentando a seca em terra e a mesma coisa acontece no oceano: quanto mais quente fica a água superficial, mais baixos são os nutrientes nessas camadas de água superficial devido à mistura reduzida que geralmente adiciona nutrientes das profundezas do oceano. deveriam morrer de fome e, portanto, produzir menos alimentos e absorver menos CO2 da atmosfera.”
A equipa de investigação descobriu que as algas encontraram uma forma de lidar com a falta de nutrientes, desenvolvendo uma maquinaria celular adicional que lhes permite utilizar a luz solar para crescer sem a necessidade de ferro.
Strauss continuou o projeto de pesquisa enquanto trabalhava como cientista de pós-doutorado no Laboratório Europeu de Biologia Molecular (EMBL) em Hamburgo e no GEOMAR, Centro Helmholtz para Pesquisa Oceânica em Kiel, Alemanha.
Dr Strauss disse: “Alguns grupos de microalgas podem contornar a fotossíntese usando uma bomba de prótons movida a luz para alimentar o crescimento.”
Em vez de dependerem de proteínas fotossintéticas que requerem ferro (para gerar ATP, a moeda energética de todas as células), as algas utilizam uma proteína de membrana responsiva à luz que está relacionada com outra proteína encontrada nos olhos humanos: as rodopsinas. Essas proteínas não necessitam de ferro e um grupo específico delas bombeia prótons através das membranas, o que permite a síntese de ATP, que é a principal função da fotossíntese em todos os organismos fotossintéticos.
Durante o trabalho colaborativo, o Dr. Shiqiang Gao, que agora é afiliado ao Departamento de Neurofisiologia da Universidade de Wuerzburg, clonou essas rodopsinas de diatomáceas. Dr. Gao confirmou suas capacidades efetivas de bomba de prótons, mesmo em baixas temperaturas, usando métodos eletrofisiológicos após expressão heteróloga.
O professor Mock disse: “Esta maquinaria celular simples é a razão pela qual eles ainda podem prosperar nesses oceanos superficiais pobres em nutrientes e, portanto, também é provável que sejam capazes de lidar com o aquecimento global, pois são pré-condicionados”.
Potencialmente, a descoberta poderia ser usada para aumentar a produtividade das culturas, que também necessitam de ferro para crescer, disse o professor Mock.
“Isto é universal para todos os produtores primários. Esta maquinaria também pode ser utilizada em biotecnologia para aumentar a produtividade de micróbios que não podem utilizar luz, como a levedura. Podemos modificá-los para que possam utilizar luz para o crescimento, o que é desejável em biotecnologia, como a produção de insulina, antibióticos, enzimas, antivirais e até biocombustíveis.”
O trabalho da equipe é particularmente relevante para o Oceano Antártico, que é ao mesmo tempo o maior ecossistema aquático com limitação de ferro e um dos mais produtivos, sustentando as maiores populações de consumidores de algas.
O professor Mock disse: “Nenhum outro habitat na Terra é mais importante do que os nossos oceanos para a sobrevivência dos humanos e da vida em geral”.
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