Os micróbios marinhos desempenham um papel importante na produtividade e no funcionamento de nossos oceanos, mas os cientistas que estudam seu comportamento enfrentam muitos desafios.

Os instrumentos oceanográficos tradicionais coletam grandes volumes de água do mar (até dezenas de litros), mas as interações microbianas ocorrem em uma escala de microlitros.

Engenheiros e microbiologistas na Austrália, os EUA e a Suíça formaram uma parceria única para superar essas limitações. A equipe desenvolveu um dispositivo que permite aos ecologistas microbianos investigarem o comportamento microbiano em seu ambiente natural.

O novo dispositivo explora avanços recentes em técnicas de microfabricação e microfluídica que também abre uma gama de possibilidades para pesquisa biomédica e biomonitoramento da qualidade da água. O desenvolvimento, teste e primeiros resultados de campo do dispositivo, conhecido como In Situ Chemotaxis Assay (ISCA), foram publicados em Nature Microbiology .

"Até agora, não havia realmente nenhuma maneira de investigar o comportamento dos micróbios marinhos em relação a certos produtos químicos in situ, "diz o microbiologista marinho e co-autor principal, Dr. Jean-Baptiste Raina.

Dra. Raina, do Cluster de Mudanças Climáticas da University of Technoloy Sydney (UTS), diz que assim como algumas pessoas são atraídas pelo cheiro de comida ou perfumes, micróbios são atraídos por produtos químicos específicos.

"Esse comportamento é chamado de quimiotaxia e é importante porque a água do mar não é homogênea. O mundo em microescala em que os micróbios habitam é incrivelmente irregular, com uma série de processos que levam a pontos críticos de nutrientes, e é nesses microambientes que toda a ação microbiana ocorre. "

Ben Lambert, engenheiro do MIT, também um co-autor principal, diz, "Com o ISCA, estamos realmente abrindo a porta para sermos capazes de interrogar esse comportamento no ambiente natural. Nossas descobertas iniciais mostraram que a quimiotaxia ocorre entre micróbios marinhos e isso valida muitos anos de experimentos de laboratório e hipóteses levantadas sobre esse comportamento. no Oceano."

O ISCA é um dos primeiros dispositivos experimentais a casar a microengenharia com análises genômicas e químicas no ambiente natural. O dispositivo de uso único, mais ou menos do tamanho de um cartão de crédito, é feito de materiais inertes e consiste em reservatórios de microlitros. Eles podem ser preenchidos com diferentes produtos químicos que se difundem na água do mar circundante.

Os micróbios podem responder a um produto químico específico usando quimiotaxia para entrar no poço. Os pesquisadores podem recuperar o conteúdo do reservatório e contar quantos micróbios respondem a um determinado produto químico, bem como determinar sua identidade e função.

Professor Roman Stocker, que foi o pioneiro da tecnologia microfluídica ambiental, diz que o dispositivo capitaliza os avanços rápidos na impressão 3-D e é projetado para ser robusto, fácil de fazer e fácil de usar.

"Isso significa que ele será acessível a uma ampla base de usuários e não requer treinamento extensivo. Este é um aspecto crítico do projeto se esperamos ter uma forte adoção por cientistas em todos os campos, " ele diz.

Os autores acreditam que, com sua facilidade de uso e seu design para preencher a lacuna entre a química aquática e a microbiologia com observações in situ, será de grande interesse para a comunidade científica em geral.

O professor associado Justin Seymour diz que a "ferramenta inovadora ajudará a remodelar nossa percepção dos processos microbianos em uma variedade de habitats aquáticos".

"Acreditamos que sua aplicação ajudará a responder a questões fundamentais em oceanografia microbiana. Também será potencialmente útil em outros ambientes, incluindo monitoramento da qualidade da água e prospecção de organismos que podem auxiliar nos esforços de biorremediação, " ele diz.