Destaques
- Os pesquisadores de Lamont-Doherty e Woods Hole identificaram pequenas moléculas anteriormente difíceis de detectar liberadas pelo fitoplâncton que ajudam a alimentar a vida microbiana na parte superior do oceano.
- Esses compostos podem representar até 23% do carbono orgânico dissolvido libertado pelo fitoplâncton, sublinhando o seu importante papel no ciclo do carbono do oceano.
- Liberação de diferentes espécies de fitoplâncton misturas distintas de produtos químicos, ajudando a moldar quais bactérias prosperam em diferentes partes do oceano.
- Identificando essas “moedas químicas” poderia melhorar os modelos de como os micróbios marinhos transportam carbono através do oceano e respondem a mudanças como o aquecimento e a acidificação.
Este artigo foi adaptado de um comunicado de imprensa pela Instituição Oceanográfica Woods Hole.
UM novo estudoliderado por pesquisadores da Universidade de Columbia e do Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), identifica um conjunto diversificado de moléculas liberadas pelo fitoplâncton marinho que alimentam a vida microbiana e ajudam a impulsionar o ciclo de carbono da Terra. Embora os cientistas saibam que o carbono é transportado através de uma rede invisível de fitoplâncton e outros micróbios na superfície do oceano, os compostos específicos têm sido um mistério há muito tempo. Estes compostos são pequenos, quimicamente difíceis de detectar na água salgada do mar e são rapidamente consumidos por outros organismos quase imediatamente após serem produzidos.
O fitoplâncton, um tipo de organismo microscópico, absorve dióxido de carbono e o converte em carbono orgânico por meio da fotossíntese, como as plantas. Todos os anos, este processo movimenta dezenas de milhares de milhões de toneladas de carbono através da superfície iluminada pelo sol do oceano e contribui para o oxigénio do ar que respiramos. Estes enormes fluxos naturais de carbono destacam o papel central que a superfície do oceano desempenha na regulação do ciclo de carbono da Terra.
“Para este estudo, colocamos seis espécies de fitoplâncton que representam os principais grupos de fitoplâncton marinho sob condições controladas. Elas tinham os nutrientes e a luz que precisavam para crescer”, disse. Yuting Zhucoautor principal do estudo e ex-investigador de pós-doutorado do WHOI, agora na Old Dominion University. “Usando um método de marcação química desenvolvido na WHOI, fomos capazes de quantificar a composição de pequenas moléculas biologicamente disponíveis liberadas por microrganismos globalmente abundantes.”
Estes compostos representaram até 23% do carbono orgânico dissolvido que o fitoplâncton libertou e podem sustentar uma parte substancial do metabolismo microbiano no oceano global.
No entanto, muitas bactérias são especialistas em metabolismo ou comedores exigentes. O estudo descobriu que diferentes espécies de fitoplâncton liberam combinações distintas de metabólitos, incluindo compostos de carbono que também contêm nitrogênio, fósforo e enxofre. Como as bactérias variam nas moléculas que podem consumir, o “menu” químico produzido pelo fitoplâncton ajuda a determinar quais comunidades microbianas prosperam em diferentes partes do oceano.
“As descobertas ajudam a iluminar um mistério de longa data sobre a composição das ‘moedas químicas’ que são movidas por micróbios na superfície do oceano”, disse o oceanógrafo microbiano. Sonya Dyhrmanpesquisador do Observatório da Terra Lamont-Doherty, que faz parte da Columbia Climate School, e professor de ciências da Terra e ambientais. “Penso nisso como uma economia de carbono microbiano. Ao identificar as moedas produzidas pelo fitoplâncton, os cientistas podem começar a construir representações mais realistas de como as comunidades microbianas marinhas reciclam milhares de milhões de toneladas de carbono.”
Para explorar as implicações mais amplas, a equipe, incluindo também pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e do Laboratório Biológico Marinho, combinou medições laboratoriais com modelagem de ecossistema global. Os seus resultados sugerem que os metabolitos derivados do fitoplâncton poderiam fornecer até 5% das necessidades diárias de carbono do SAR11, um dos grupos de bactérias mais abundantes na superfície do oceano.
“Combinar as abordagens ecológica e química aqui nos permitiu ver o sistema através de uma nova lente”, disse o co-autor principal Hanna Andersonpesquisador da Lamont e doutorando em ciências da Terra e ambientais na Columbia. “Pensar sinteticamente sobre como esses substratos de carbono podem mediar as interações entre o fitoplâncton e os heterótrofos, que por sua vez fazem o ciclo desse carbono dentro da cadeia alimentar marinha.”
A pesquisa foi conduzida como parte do projeto financiado pela National Science Foundation. Centro de Moedas Químicas de um Planeta Microbianoum centro de ciência e tecnologia que investiga como pequenas moléculas governam as interações entre microrganismos nos ecossistemas da Terra.
“Compreender estas trocas é fundamental porque uma grande parte do ciclo do carbono da Terra passa através deste sistema microbiano, mas ainda não o compreendemos totalmente”, disse a diretora do centro e coautora do estudo, a cientista sénior do WHOI, Elizabeth Kujawinski. “Se compreendermos quais as moléculas que o fitoplâncton liberta e quais as moléculas que as bactérias podem absorver, podemos começar a construir modelos de como estes organismos interagem. Pensamos na superfície do oceano como uma rede, onde o fitoplâncton e as bactérias estão ligados por moléculas – alguns compostos alimentam muitas bactérias diferentes, enquanto outros apenas suportam algumas.”
Estudos futuros irão investigar como as condições ambientais, como a limitação de nutrientes, as mudanças de temperatura e a acidificação dos oceanos, alteram as moléculas libertadas pelo fitoplâncton e como as comunidades microbianas respondem a essas “moedas químicas”.
