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Um novo estudo pode mudar nossa compreensão da relação entre diatomáceas oceânicas e carbono, o que terá grandes impactos no que se sabe sobre o ciclo do carbono que impulsiona muitas preocupações climáticas modernas.
Diatomáceas são algas planctônicas unicelulares que, acredita-se, geram um quarto do oxigênio do mundo e quebram um quinto do dióxido de carbono do mundo por meio da fotossíntese. Agora, uma nova pesquisa está mostrando que as diatomáceas frequentemente se alimentam de carbonos diretamente, além de absorver dióxido de carbono por meio do processo de fotossíntese.
Absorção de dióxido de carbono
Embora experimentos laboratoriais anteriores tenham indicado que as diatomáceas podem não sobreviver apenas por meio da fotossíntese, uma equipe liderada pela Universidade de San Diego é agora a primeira a encontrar evidências práticas disso nos oceanos da Terra.
A equipe de pesquisa comparou principalmente os resultados de várias condições de cultivo em laboratório com amostras reais do oceano. Das 200.000 espécies de fitoplâncton, a equipe se concentrou em um tipo específico de diatomácea conhecida como Cylindrotheca clostridium. Devido à sua adaptabilidade, essa cepa é amplamente difundida globalmente, tornando-a ideal para entender as implicações globais de sua pesquisa.
Embora essa diatomácea seja conhecida há muito tempo por se nutrir por meio da fotossíntese, a equipe descobriu que ela também consumia carbono orgânico diretamente enquanto estava no oceano. Amostras coletadas em todo o mundo revelaram evidências de consumo direto de carbono 70% do tempo. Sabe-se que outros plânctons marinhos se envolvem apenas na fotossíntese, conhecida como fotoautotrofia; consumo de matéria orgânica apenas, um processo chamado heterotrofia; ou, finalmente, mixotrofia, alguma combinação de ambos.
No entanto, C. closterium potencialmente derrubou a compreensão existente dos biólogos sobre seu processo metabólico, dado que as amostras mostraram evidências de que nos 30% restantes do tempo em que o carbono foi decomposto, o processo foi dividido entre 21% de fotoautotropia isolada e apenas 8% de heteroautotropia.
Algas resilientes podem ter um lado positivo
Isto pode ser uma notícia confusa para os ecossistemas oceânicos e para o ciclo do carbono, uma vez que algasA resiliência do aumenta o suprimento de alimentos marinhos, mas complica sua relação com o dióxido de carbono. A mixotropia detém a vantagem óbvia de qualquer fluxo diversificado de nutrientes; se as condições forem ruins para uma fonte, a outra permanece como reserva. Além disso, acredita-se que a mixotropia aumente o fluxo de carbono para organismos maiores em cerca de 35%.
No entanto, o metabolismo mixotrópico diminui a quantidade de dióxido de carbono que as diatomáceas quebram em 25%. É um consolo que em metade das amostras onde a diatomácea operou em heterotropia, parece ter sido resultado de uma concentração extremamente baixa de dióxido de carbono disponível no ambiente. O dióxido de carbono, portanto, continua sendo uma fonte preferida de sustento para a diatomácea.
Duas outras descobertas ajudaram os cientistas a entender melhor como essa descoberta se encaixa no ecossistema oceânico. A primeira é que as diatomáceas que exibem esse comportamento de consumir o carbono diretamente e utilizar a fotossíntese estão aumentando em massa muito mais rapidamente do que aquelas que dependem apenas da fotossíntese. Esse rápido crescimento em massa é uma notícia bem-vinda, pois as diatomáceas acumulam altas quantidades de lipídios, tornando-as úteis para biocombustíveis. A segunda é que cepas específicas de bactérias podem ser responsáveis por alimentar o carbono para as diatomáceas.
Compreendendo os ecossistemas oceânicos
Uma nova metodologia usada pela equipe de pesquisa aplicou modelos altamente detalhados de processos metabólicos de organismos específicos, modelos metabólicos em escala de genoma (GEMs), à escala global. Seu trabalho criou “o maior modelo metabólico de diatomáceas até o momento”, de acordo com o autor do estudo Manish Kumar. Eles começaram com GEMs, apresentando informações como todas as reações bioquímicas dentro da diatomácea e muito mais. Então, eles aplicaram restrições usando dados globais de expressão genética coletados pela TARA Ocean Expedition. Os pesquisadores envolvidos suspeitam que eles são os primeiros a aplicar tal processo.
Embora C. closterium possa estar presente globalmente, exatamente quanta mixotrofia ocorre nos oceanos da Terra continua sendo uma questão significativa. Desenvolver mais insights sobre esses processos metabólicos será essencial para desvendar a teia alimentar marinha e o ciclo do carbono.
A equipe vê isso como um novo começo na compreensão do nosso ciclo global de carbono. Em 2016, eles desenvolveram um GEM para a diatomácea Phaeodactylum tricornutum. Desde então, eles desenvolveram GEMs para ainda mais diatomáceas, Fragilariopsis cylindrus e Talassiosira pseudonana. Esse progresso na modelagem fornece uma base ainda mais ampla para a pesquisa contínua sobre diatomáceas e carbonos.
Ao observar os organismos que produzem tanto do nosso oxigênio e absorvem uma quantidade extraordinária de dióxido de carbono globalmente, podemos entender melhor o ciclo que preocupa tantos. À medida que os muitos fatores matizados que afetam o carbono e, portanto, o clima, são compreendidos, cientistas e engenheiros só podem obter uma compreensão mais firme de como abordar preocupações relacionadas.
O novo artigo da equipe, “Crescimento mixotrófico de uma diatomácea marinha onipresente”, por Manish Kumar, et al, apareceu recentemente em A ciência avança.
Ryan Whalen é um escritor que mora em Nova York. Ele serviu na Guarda Nacional do Exército e é bacharel em História e mestre em Biblioteconomia e Ciência da Informação com certificado em Ciência de Dados. Atualmente, ele está concluindo um mestrado em História Pública e trabalhando no Harbor Defense Museum em Fort Hamilton, Brooklyn.
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