Um novo estudo do Scripps Institute of Oceanography em La Jolla, Califórnia, mostra a maquinaria molecular que ajuda a mover o ferro pelo ambiente marinho. Os pesquisadores relatam esta semana em mSystems , um jornal de acesso aberto da American Society for Microbiology, em como Roseobacter bactérias reivindicam heme, uma molécula que contém ferro que se espalha pelo oceano, diretamente das células de algas que morreram e se desintegraram.

As bactérias do oceano consomem material do fitoplâncton - como as algas - e reciclam nutrientes como o carbono, azoto, e o ferro de volta à cadeia alimentar. Estudos anteriores analisaram os micróbios e moléculas que ajudam a mover o carbono e o nitrogênio pelo ambiente marinho, mas os processos microbianos responsáveis ​​pela ciclagem de metais traço como o ferro são amplamente desconhecidos, diz o líder do estudo e microbiologista Shane Hogle.

Essa é uma omissão importante porque o ferro desempenha um papel crítico na cadeia alimentar do oceano. Estudos estimam que quase um quarto do ferro em algumas partes da superfície do oceano passa pelas bactérias. O ferro pode aumentar ou limitar o crescimento do plâncton, e grandes áreas do oceano são abastecidas por ferro reciclado por micróbios, diz Hogle, agora um pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em Cambridge. Ele diz que uma melhor compreensão do ciclo do ferro melhorará a capacidade dos cientistas de prever mudanças químicas no ambiente marinho.

"Se quisermos modelar como o ciclo do ferro pode mudar sob futuras mudanças climáticas, precisamos de uma compreensão de nível mecanicista do que está acontecendo agora, " ele diz.

Os cientistas analisaram 153 genomas de Roseobacter bactérias, um grupo de microorganismos que freqüentemente co-ocorrem com a proliferação de algas e são conhecidos por serem importantes participantes nos ciclos do carbono marinho e do enxofre. Em 69 genomas, ou cerca de 45 por cento, os cientistas identificaram um conjunto completo de genes que se acredita estarem envolvidos na captação de heme, um cofator de enzima contendo ferro prevalente no fitoplâncton marinho, como algas. Muitos Roseobacter cepas crescem em estreita associação com células de algas, e estudos anteriores sugeriram que o heme pode ser uma fonte importante de ferro para bactérias que vivem perto do fitoplâncton.

Experimentos subsequentes conduzidos pelos pesquisadores verificaram o papel dos genes na aquisição de heme, e outras análises de Roseobacter cepas sugerem que a bactéria retira o heme diretamente das células lisadas, em vez de como resultado de um processo de várias etapas. Este processo bacteriano mantém o ferro do fitoplâncton morto dentro da teia alimentar microbiana perto da superfície do oceano.

"Eles injetam de volta na cadeia alimentar microbiana, em vez de deixá-lo cair e se estabelecer no fundo do oceano, "diz Hogle.

Ele e seus colaboradores - a microbióloga Bianca Brahamsha e a biogeoquímica Katherine A. Barbeau, ambos da Scripps - também queriam saber se os transportadores heme eram comuns nas comunidades marinhas. Não parecia ser o caso:os pesquisadores encontraram poucas evidências de mecanismos de captação de heme após pesquisar bancos de dados públicos de metatranscriptomas e metagenomas.

Contudo, bactérias que podem usar heme podem ser leves, mas poderosas, diz Hogle. Estudos recentes sobre o ciclo do carbono descobriram que algumas bactérias marinhas que não são abundantes em bancos de dados metagenômicos se tornam altamente abundantes em condições especiais - e podem reciclar significativamente mais carbono do que outras, clados mais prevalentes.

Hogle sugere que esse também pode ser o caso com o ferro. "Os clados que, em média, não são muito abundantes, mas são mais dinâmicos do que outros podem ter uma contribuição tão importante para o ciclo biogeoquímico no oceano, " ele diz.