Um novo estudo concluiu que um micróbio do oceano profundo consegue reduzir as suas necessidades de ferro em mais de 80% quando as águas aquecem 9°F (5°C).
Esta resiliência, agora documentada, altera a perspetiva dos cientistas sobre os organismos que poderão continuar a transformar a química dos oceanos à medida que o planeta aquece.
Alterações na necessidade de ferro
Em águas marinhas escuras e pobres em ferro, um micróbio em particular - Nitrosopumilus maritimus - destaca-se como um dos mais preparados para esse futuro mais quente.
Ao trabalharem com culturas que reproduziam estas condições exigentes, o microbiologista Wei Qin e os seus colegas da University of Illinois Urbana-Champaign observaram células que continuaram a crescer, mesmo quando o aumento da temperatura reduziu drasticamente a sua procura de metal.
O resultado foi além da simples sobrevivência: revelou que temperaturas mais elevadas alteravam a forma como o micróbio utilizava o ferro, permitindo-lhe aproveitar melhor reservas escassas.
Isto não determina o que acontecerá em todo o oceano, mas torna a capacidade de persistência deste micróbio no facto central que o restante cenário terá de explicar.
Porque é que o ferro é importante
Muito abaixo da zona iluminada pelo Sol, estes micróbios obtêm energia ao converterem amónia noutra forma de azoto que as células vizinhas conseguem utilizar.
Esta reação dá início à nitrificação, uma etapa de reciclagem que determina a quantidade de azoto utilizável que permanece na água do mar.
Quando este equilíbrio se altera, o plâncton microbiano que está na base da teia alimentar pode crescer de forma diferente, modificando quais os organismos que prosperam acima dele.
Várias proteínas dependentes de ferro ajudam a transportar eletrões ao longo desta via, pelo que a escassez do metal pode limitar toda a reação.
Uma enorme força de trabalho
Poucos micróbios marinhos estão tão disseminados como as arqueias oxidantes de amónia, que podem representar cerca de 30% do plâncton microbiano marinho.
Ao contrário das bactérias, as arqueias pertencem a um ramo distinto da vida unicelular, e muitas vivem em águas muito abaixo da zona alcançada pela luz solar.
Em 2005, Nitrosopumilus maritimus tornou-se o primeiro membro marinho deste grupo a ser cultivado em laboratório.
A sua enorme abundância significa que até alterações metabólicas moderadas podem ter consequências muito para lá das próprias células.
As células substituem componentes
O calor parece favorecer estes organismos porque as células deixam de depender tanto dos componentes ricos em ferro do seu sistema energético.
Os autores registaram uma menor quantidade de uma proteína que transporta ferro e uma maior presença de um substituto à base de cobre, à medida que o calor e a escassez se combinavam.
Esta substituição permite à célula manter o fluxo de energia ao longo da via, consumindo muito menos ferro.
Uma utilização eficiente do metal poderá dar a estes micróbios uma vantagem em regiões onde o ferro permanece escasso durante longos períodos.
Os modelos ampliam o alcance
Quando a equipa integrou os resultados laboratoriais num modelo informático global, o aumento mais acentuado surgiu em águas frias de latitudes elevadas.
Nessas zonas, células mais ativas significaram uma perda mais rápida de amónia, uma vez que os micróbios continuaram a convertê-la em compostos de azoto subsequentes.
A circulação oceânica transportou depois parte desse sinal químico para latitudes mais baixas, afastando-o da região onde o efeito do aquecimento teve origem.
As alterações climáticas podem redesenhar a geografia dos nutrientes, mesmo quando a resposta biológica inicial começa longe dos trópicos.
As águas mais profundas aquecem
A descoberta incide numa zona do oceano que antes era vista como mais estável, escura e parcialmente protegida do rápido aquecimento à superfície.
Observações recentes indicam que os extremos de calor subsuperficiais se estão a tornar comuns em grandes áreas dos primeiros 1.000 metros (3.300 pés) de profundidade.
“Os efeitos do aquecimento do oceano podem estender-se a profundidades de 1.000 metros ou mais”, afirmou Qin.
Esta zona de aquecimento mais ampla aumenta a probabilidade de os micróbios das profundezas enfrentarem simultaneamente temperaturas mais altas e stress causado pela falta de metais.
Impactos na teia alimentar
A maioria das pessoas nunca verá estes micróbios, mas a sua química ajuda a determinar que tipos de plâncton conseguem proliferar e quais não conseguem.
Quando a amónia diminui e aumentam outras formas de azoto, os vencedores e os perdedores entre o plâncton minúsculo podem mudar.
Isto é importante porque o crescimento do plâncton contribui para a captura de carbono e alimenta organismos que vão do zooplâncton às larvas de peixe.
Por conseguinte, um organismo que resiste ao aquecimento melhor do que o previsto pode continuar a moldar a vida oceânica, mesmo quando as condições se tornam mais severas.
As limitações mantêm-se reais
As culturas de laboratório permitem controlo, mas também restringem a análise a uma espécie bem estudada, cultivada fora da sua comunidade natural.
No oceano aberto existem muitas estirpes relacionadas, além de concorrentes e organismos parceiros, que podem responder de maneira diferente quando o ferro e o calor mudam em simultâneo.
As águas naturais acrescentam ainda pressão, mistura e matéria orgânica, fatores que podem alterar a rapidez com que as células se adaptam.
Estas limitações tornam o resultado mais convincente, pois um sinal laboratorial forte exige agora validação no mundo real.
As previsões têm de se adaptar
Habitualmente, os modelos climáticos tratam os micróbios como regras fixas, mas as células vivas conseguem alterar os seus orçamentos de metal quando o ambiente se modifica.
Esta flexibilidade pode ficar escondida dentro de previsões de grande escala, a menos que as experiências revelem a biologia subjacente antes de ela se perder nas médias.
Ao incorporarem a poupança celular de ferro nas simulações oceânicas, os investigadores ligaram um ajuste microscópico à química à escala das bacias oceânicas.
“Os resultados sugerem que as comunidades de arqueias do oceano profundo podem manter ou até reforçar o seu papel na ciclagem do azoto e no suporte à produção primária em vastas regiões limitadas por ferro num clima em aquecimento”, afirmou Qin.
Impacto na vida oceânica
O novo trabalho defende que o aquecimento não irá simplesmente suprimir a química do oceano profundo, porque alguns dos seus micróbios mais importantes conseguem reajustar o seu funcionamento.
Saber se esta resiliência estabiliza os ecossistemas ou os reorganiza dependerá do comportamento destas células adaptáveis em comunidades reais.
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