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Traduzindo: Two strains of bacteria team up, thrive on limited resources

Duas linhagens de bactérias se juntam e prosperam com recursos limitados

Por Johnny Bontemps.

A maior parte das amostras coletadas para o estudo foi encontrada na costa de Baja California. Crédito: USC.

Em uma descoberta que demonstra ainda mais o quanto a natureza pode ser inesperada e incomum, cientistas encontraram duas linhagens de bactérias cuja relação simbiótica difere de tudo que já vimos.

Longos e finos tricomas [que, de maneira geral, são vistos como “pelos” ou pequenas “escamas” na superfície de folhas e caules, N.T.] de Thioploca (que significa “tranças de enxofre”, em espanhol) formam correntes para dentro do sedimento marinho, que minúsculas células de Anammox [ANaerobic AMMonium OXidation, oxidação anaeróbia da amônia, N.T.] usam como um elevador. No fundo, as células de anammox consomem nitrito e amônia, ou nitrogênio “fixado”, as sobras da Thioploca.

Por que esta pesquisa é importante para a astrobiologia?

Um objetivo do Astrobiology Program, da NASA, é entender os limites e obstruções à vida em ambientes extremos, e as estratégias que alguns organismos usam para sobreviver a tais extremos — fornecendo um fundamento crítico para a procura por vida além da Terra.

A pesquisa foi conduzida na costa de Baja California, nos sedimentos anóxicos [que carecem de oxigênio, N.T.] da baía de Soledad, no Pacífico mexicano. Lá, espécies bacterianas como Thioploca e annamox precisam resolver desafios delicados.

Implicações para a mudança climática

Esta foto é de uma amostra da bactéria gigante Thioploca retirada da viagem dos pesquisadores no Pacífico. Crédito: Loreto de Brabrandere.

Esta foto é de uma amostra da bactéria gigante Thioploca retirada da viagem dos pesquisadores no Pacífico. Crédito: Loreto de Brabrandere.

O nitrogênio é um elemento crucial para a vida, um pré-requisito para a fotossíntese. Embora o nitrogênio esteja presente em abundância na atmosfera da Terra e ser útil à maioria dos organismos vivos, o gás dinitrogênio, não reagente na atmosfera, que se dispersa no oceano, precisa ser convertido nas formas biologicamente “fixadas” de amônia, nitrato e nitrito por organismos especializados chamados de fixadores de nitrogênio. Outros organismos utilizam esse nitrogênio fixado e o convertem novamente em gás dinitrogênio.

Vivendo juntas na lama sob áreas de alta produtividade de plantas, Thioploca e anammox intensificam esta parte do ciclo do nitrogênio.

“Existem evidências crescentes de que os oceanos se tornarão menos oxigenados devido ao aquecimento global”, disse Prokopenko. [A parceria Thioploca-annamox] ocorre na ausência de O2, portanto, é provável que ela fique mais importante no futuro. Mas, ao mesmo tempo, ela fornece um modo de inserir “quebras” no crescimento das algas permitindo aos sedimentos anóxicos remover o nitrogênio biologicamente disponível mais eficientemente do que pensávamos. O crescimento das algas basicamente leva à anoxia (consome O2). Reduzindo o montante de nitrogênio fixado, o consórcio Thioploca/anammox ajuda o oceano a se manter mais oxigenado.”

A simbiose, no entanto, não está criando uma mudança muito difundida através do oceano; ao contrário, uma que cria zonas localizadas onde o nitrogênio fixado é esgotado mais rápido do que muitos esperavam.

Astrobiology Magazine contatou a Dra. Maria Prokopenko, autora líder do estudo que apareceu na Nature neste mês, e o co-autor, Dr. William Berelson, para ter detalhes adicionais.

O problema da difusão

“A vida frequentemente se concentra em áreas de gradientes químicos íngremes (onde a química se altera significativamente), o que geralmente se encontra nos sedimentos”, explica Prokopenko. “É provável que esses gradientes estejam presentes nos sedimentos ou em oceanos estratificados em outros planetas. Entretanto, a “nêmesis” principal para organismos vivendo paralelos a esses gradientes químicos é a lenta difusão dos nutrientes necessários.”

A Thioploca habita a conexão entre a água e os sedimentos. Ela se alimenta principalmente de dois produtos químicos: sulfeto e nitrato. Um (nitrato) está presente em abundância na água acima, e se difunde para baixo nos sedimentos. O outro (sulfeto) é produzido abaixo, dentro dos sedimentos, e se propaga para cima. Geralmente, existe uma lacuna vertical entre o nitrato e o sulfeto que a Thioploca tem que transpor.

Ela o faz construindo as bainhas para se mover para cima e para baixo pela lama. As bainhas são como macarrão chinês mole, com aproximadamente 0.2-0.5 mm de diâmetro, feitas de polissacarídeos, ou moléculas de açúcar ligadas entre si. Podem chegar a 20 cm abaixo da conexão sedimentos-água. A Thioploca pode de mover por elas muito mais rápido do que levaria para os nutrientes se propagarem através dos sedimentos.

Células de annamox descobriram como utilizar este aqueduto biológico, descendo pela Thioploca como em um elevador, vivendo dos rejeitos desta (assim, removendo componentes que são tóxicos para a Thioploca). Então, ambos os micróbios sobrevivem onde outros morrem.

A nova parceria descoberta é uma estratégia que poderíamos ver se procurássemos por vida em outro planeta.

“A simbiose ocorre entre dois “quimiolitotrófios” — organismos que usam substrato inorgânico como sua fonte de energia metabólica — e é puramente química”, diz Prokopenko. Parece ser uma boa estratégia para sobreviver em ambientes quimicamente “desafiadores”, nos quais os componentes essenciais da vida são escassos.”

“Quando encontramos uma sintropia bacteriana (quando uma espécie de bactéria vive dos produtos de outra espécie)”, acrescenta Berelson, “e, de fato, demonstramos como ela funciona, isto confirma o que muitos de nós acreditamos — que, se houver energia para ser obtida, as bactérias acharão um modo de viver dessa energia.”

Fonte: Phys.org

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This entry was posted on 15 de Agosto de 2013 by in Biologia and tagged , , , , , , , .

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