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Um novo estudo liderado por pesquisadores do Bigelow Laboratory for Ocean Sciences sugere que uma pequena fração dos microorganismos marinhos é responsável pela maior parte do consumo de oxigênio e liberação de dióxido de carbono no oceano. Esta descoberta surpreendente, publicada em Naturezaveio de um novo método que fornece informações sem precedentes sobre esses organismos que ajudam a governar a complexa troca de dióxido de carbono entre a atmosfera e o oceano.
Treze pesquisadores do Laboratório Bigelow, da Universidade de Viena, do Instituto Espanhol de Oceanografia e da Universidade de Purdue foram coautores do estudo que examinou micróbios marinhos chamados procarioplâncton, um vasto grupo de bactérias e archaea que constituem mais de 90% das células no oceano. A equipe descobriu que menos de três por cento das células procarioplâncton representavam até um terço de todo o oxigênio consumido pelo grupo.
“Isso tem grandes implicações para nossa compreensão de como funcionam os ciclos de carbono no oceano”, disse o co-autor Jacob Munson-McGee, cientista de pós-doutorado no Bigelow Laboratory. “Se esses processos são dominados por uma pequena fração de micróbios, isso é uma grande mudança em relação à forma como pensamos atualmente sobre esse processo fundamental do oceano”.
O procarioplâncton usa matéria orgânica para gerar energia por meio de um processo chamado respiração celular, que consome oxigênio e libera dióxido de carbono. Para estimar quanto os micróbios marinhos respiram, os pesquisadores geralmente dividem a soma de sua respiração pelo número de micróbios. No entanto, esta abordagem não leva em consideração os diversos tipos de organismos que compõem o procarioplâncton marinho, cada um dos quais pode funcionar de maneira diferente. O novo estudo lança luz sobre algumas dessas diferenças e levanta novas questões.
“Vemos uma diferença de mil vezes de um tipo de micróbio para outro”, disse o pesquisador sênior Ramunas Stepanauskas, que liderou o projeto. “A parte confusa é que os micróbios que consomem a maior parte do oxigênio e liberam a maior parte do dióxido de carbono não são os dominantes nos oceanos. De alguma forma, os organismos que não respiram muito são mais bem-sucedidos, e isso é bastante intrigante.”
A equipe acredita que o procarioplâncton mais prolífico pode extrair energia da luz solar, o que ajudaria a explicar sua abundância em ecossistemas de oceano aberto.
Para entender esses organismos unicelulares, a equipe desenvolveu um novo método para vincular as funções e códigos genéticos de células individuais. Os genes de um organismo são o modelo do que ele é capaz – não necessariamente do que ele faz. Ao conectar as funções e os genes de uma célula, os pesquisadores obtiveram informações sobre os papéis ambientais únicos dos micróbios.
O novo método usa sondas fluorescentes para observar o que o procarioplâncton está realmente fazendo. Os pesquisadores aplicaram uma sonda aos micróbios que os mancharam com base em sua atividade. Quanto mais respiravam, mais brilhantes se tornavam. Eles então mediram esse sinal fluorescente e o usaram para classificar as células para posterior análise genética.
Para o estudo da Nature, os cientistas aplicaram a técnica ao procarioplâncton do Golfo do Maine, bem como a vários locais no Oceano Atlântico, Oceano Pacífico e Mar Mediterrâneo.
“Quando penso no que esse novo método pode fazer, é muito emocionante”, disse a cientista de pós-doutorado Melody Lindsay, que ajudou a liderar o desenvolvimento da técnica e é co-autora principal do novo artigo. “Ele nos permite fazer perguntas detalhadas em um nível incrivelmente sensível. Podemos usá-lo para ver do que os organismos unicelulares são capazes e até mesmo usá-lo para explorar a vida em lugares pouco estudados como o mar profundo ou potencialmente em outros planetas.”
Existem bilhões de células de procarioplâncton em cada galão de água do mar, representando milhões de espécies no oceano que ainda precisam ser estudadas minuciosamente. Esta pesquisa pode ajudar a alimentar modelos de computador que precisam de informações precisas sobre o papel dos microorganismos nos processos globais de carbono, incluindo as mudanças climáticas.
“Estou constantemente impressionado com a diversidade dos micróbios”, disse Munson-McGee. “A comunidade científica sabe há algum tempo que os micróbios são incrivelmente distintos geneticamente, mas estamos apenas começando a arranhar a superfície da compreensão da complexidade de suas funções reais. É outro lembrete de quão notáveis são os micróbios.”
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