O oceano está absorvendo rapidamente o dióxido de carbono emitido para a atmosfera pela queima de combustível fóssil e outras atividades humanas, resultando em águas mais quentes e mais ácidas. De acordo com um novo estudo, essas condições também podem alterar o comportamento de minúsculos organismos marinhos essenciais à saúde dos oceanos.

Cientistas do Observatório da Terra Lamont-Doherty e seus colegas descobriram que os níveis crescentes de dióxido de carbono influenciam a atividade de dois micróbios que vivem no oceano, Prochlorococcus e Alteromonas, rompendo sua parceria útil. Essas mudanças nas interações entre espécies podem impactar a estrutura geral e a função de um ecossistema. A descoberta é crucial para fazer previsões mais precisas de como as mudanças climáticas irão alterar o oceano.

"Este é um avanço que ajudará os cientistas a fazer um trabalho melhor de modelagem do ecossistema oceânico do futuro, "disse Gwenn Hennon, um cientista de pós-doutorado em Lamont-Doherty e principal autor do artigo, que foi publicado terça-feira no ISME Journal .

O estudo baseia-se no trabalho de 2015 de Dutkiewicz et al., que concluiu que vastas áreas do oceano onde Prochlorococcus agora domina podem mudar dramaticamente devido aos altos níveis de dióxido de carbono e acidificação do oceano; A descoberta de Hennon revela uma das razões potenciais.

"O que é surpreendente sobre o estudo de Gwenn é que é a primeira vez que conseguimos mostrar mecanicamente como o dióxido de carbono elevado influencia a relação entre esses micróbios, "disse Sonya Dyhrman, oceanógrafo microbiano Lamont-Doherty e co-autor do artigo de Hennon. "Sabemos que o Prochlorococcus precisa de bactérias auxiliares ou não cresce bem, mas agora podemos ver como essa parceria se desintegra nas futuras condições do oceano. "

Prochlorococcus é o menor e mais abundante organismo fotossintético do planeta:cerca de um milhão de células cabem em uma colher de chá de água do mar. Embora os micróbios sejam minúsculos, eles têm um papel enorme na manutenção da saúde e da produtividade do oceano global. Prochlorococcus forma a base da teia alimentar marinha, servindo como uma importante fonte de alimento para organismos unicelulares ligeiramente maiores, que são consumidos por espécies em níveis tróficos mais elevados. O micróbio também tem um papel crucial no ciclo global do carbono, ajudando a regular o clima da Terra, capturando dióxido de carbono, movendo-o através da teia alimentar, e para baixo no oceano profundo.

Prochlorococcus é capaz de prosperar nas condições pobres em nutrientes encontradas nas vastas regiões do oceano aberto devido a ajudantes microbianos como Alteromonas, que cuida de algumas atividades que o minúsculo Prochlorococcus não consegue realizar por conta própria.

Para entender melhor a parceria entre Prochlorococcus e Alteromonas, Hennon e seus colegas cultivaram os micróbios juntos no laboratório sob a concentração de dióxido de carbono na atmosfera hoje, 400 partes por milhão. Eles descobriram que os micróbios coexistiam da mesma forma que no nível da superfície do oceano. Alteromonas permitiu que Prochlorococcus prosperasse limpando o excesso de peróxido de hidrogênio, um "radical livre, "ou molécula instável que causa dano celular. Prochlorococcus não tem o gene catalase, uma enzima que destrói o acúmulo tóxico de peróxido de hidrogênio, por isso, depende de bactérias como a Alteromonas para realizar esse serviço.

Os pesquisadores então usaram sua próspera comunidade microbiana para examinar como os organismos interagiriam em um mundo de alto dióxido de carbono com oceanos mais ácidos. Quando Prochlorococcus e Alteromonas cresceram abaixo de 800 partes por milhão - a quantidade de dióxido de carbono que se esperava estar na atmosfera em 2100 - Prochlorococcus tinha uma taxa de mortalidade maior e parecia ter mais radicais livres. Mas a surpresa foi como Alteromonas se comportou com Prochlorococcus.

"Sob níveis mais elevados de dióxido de carbono, Alteromonas não fornece o mesmo nível de serviços de ecossistema. Começa a ter uma relação mais antagônica com Prochlorococcus, "Hennon disse.

Hennon e seus colegas rastrearam a expressão do gene e outras atividades para examinar o que mudou para os micróbios cultivados a 800 partes por milhão. Eles descobriram que Alteromonas diminui seu gene "auxiliar" da catalase e, ao mesmo tempo, ativa um gene que aumenta os radicais livres que o cercam. Prochlorococcus é incapaz de se livrar das toxinas, o que coloca pressão sobre as células. Hennon diz que Alteromonas também pode acelerar a morte de Prochlorococcus ao se mover em direção aos organismos quando eles começam a morrer e consumir suas partes em desintegração.

Dyhrman disse que descobrir que Alteromonas deu as costas a Prochlorococcus é preocupante.

"Se nenhuma outra bactéria se apresenta e preenche o importante, papel útil de Alteromonas, esta mudança na interação pode ter um efeito profundo no crescimento de Prochlorococcus, abundância, e atividades no oceano futuro, "ela disse." Quando você está falando sobre um organismo que domina o oceano global, é uma mudança significativa para o ecossistema. "

Há um lado positivo no vislumbre do futuro fornecido por este estudo. À medida que os cientistas melhoram seus conhecimentos sobre as interações entre espécies no mar, eles estarão mais bem equipados para prever como será o oceano no final do século.

"Este estudo é realmente um alerta, "Hennon disse." Precisamos fazer um trabalho melhor, incluindo informações como essa nos modelos para entender como o ciclo global do carbono, ecossistemas oceânicos, e a pesca pode mudar no futuro. Se não fizermos este trabalho agora, seremos surpreendidos no futuro por essas mudanças ecológicas. "

Esta história é republicada por cortesia do Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.