p Bactérias marinhas que vivem nas profundezas escuras do oceano desempenham um papel recém-descoberto e significativo no ciclo global do carbono, de acordo com um novo estudo publicado em Ciência . p O "oceano escuro" - tudo o que está abaixo de 200 metros - constitui 90 por cento do oceano. Muito pouco se sabe sobre a vida microscópica neste reino e seu papel crítico na transformação de dióxido de carbono em material celular, proteínas, carboidratos e lipídios. Esse material orgânico recém-produzido pode então ser consumido por outros organismos marinhos, aumentando a produtividade do oceano.

p A maior parte do carbono do oceano escuro é capturado na zona mesopelágica, que fica entre 200 e 1000 metros abaixo da superfície do oceano. As identidades dos microrganismos que executam esse processo e as fontes de energia envolvidas permanecem um grande mistério. Ao analisar os genomas encontrados em amostras de água do mar desta zona, cientistas do Bigelow Laboratory for Ocean Sciences identificaram agora alguns dos contribuintes mais significativos - bactérias oxidantes de nitrito.

p "Sabíamos que essas bactérias estavam lá e envolvidas no ciclo global do carbono, mas seu papel é muito maior do que o que os cientistas pensavam anteriormente, "disse Maria Pachiadaki, cientista pós-doutorado no Laboratório Bigelow.

p Essas bactérias obtêm sua energia da oxidação de compostos de nitrogênio. Eles representam menos de 5 por cento das células microbianas no oceano escuro, que anteriormente levou os cientistas a subestimar sua contribuição. Este estudo revela que, apesar de sua abundância relativamente baixa, bactérias oxidantes de nitrito capturam mais de 1,1 gigatoneladas de dióxido de carbono na zona mesopelágica anualmente. Isso é comparável às estimativas anteriores do carbono total capturado em todo o oceano escuro.

p A equipe analisou a composição das comunidades mesopelágicas microbianas com base em informações genéticas em amostras de água do mar de 40 locais ao redor do mundo. Eles então usaram ferramentas de genômica de célula única para sequenciar completamente células individuais e examinar sua biologia com base em seus projetos genéticos.

p "Antes das técnicas de genômica, o oceano escuro era uma caixa preta, porque os microrganismos deste ambiente se recusam a crescer em laboratórios de pesquisa, "disse Ramunas Stepanauskas, um cientista pesquisador sênior no Bigelow Laboratory e diretor do Single Cell Genomics Center. "Agora, usando ferramentas contemporâneas que foram desenvolvidas pelo nosso grupo, podemos abrir esta caixa preta e entender quem está morando lá, o que eles estão fazendo, e como eles estão fazendo isso. "

p A pesquisa por trás disso Ciência O artigo começou com um esforço para identificar novos grupos de organismos microscópicos na zona mesopelágica. De acordo com Pachiadaki, a explicação anteriormente aceita para a captura de carbono no oceano escuro não parecia correta sob uma inspeção cuidadosa. Archaea, um grupo muito mais abundante de microorganismos no oceano escuro, foi creditado por fazer a maior parte do trabalho, mas a matemática simplesmente não batia. A equipe começou a descobrir os organismos não identificados que eram os verdadeiros campeões da captura de dióxido de carbono no vasto oceano escuro.

p A equipe analisou quase 3, 500 genomas de bactérias e arquéias. Quando eles não encontraram quaisquer outros organismos que tivessem as vias metabólicas para capturar carbono e que ocorressem em abundância suficiente, eles começaram a examinar mais de perto as bactérias oxidantes de nitrito.

p Cerca de 100 dos genomas analisados ​​foram identificados como bactérias oxidantes de nitrito, e a equipe selecionou e sequenciou totalmente as informações genéticas de 30 organismos representativos.

p "Se não tivéssemos os dados genômicos, provavelmente nunca teríamos pensado em examinar o impacto dessas bactérias no ciclo do carbono, "Pachiadaki disse.

p Ao longo do projeto, técnicas genômicas de última geração continuaram a evoluir rapidamente, e o Single Cell Genomics Center do Bigelow Laboratory adicionou tecnologia avançada que permitiu aos pesquisadores estimar os diâmetros das células. De repente, os cientistas puderam ver que as bactérias oxidantes de nitrito eram muito maiores do que as abundantes arquéias que se pensava ser responsáveis ​​pela maior parte da captura de carbono no oceano escuro.

p "Eles podem representar apenas 5 por cento da população, mas as células das bactérias oxidantes de nitrito são 50 vezes maiores, "Pachiadaki disse.

p Para verificar sua hipótese, a equipe projetou uma série de experimentos com colaboradores da Universidade de Viena. O grupo de pesquisa do professor Gerhard Herndl coletou amostras de água do mar da zona mesopelágica em vários locais no Atlântico Norte e adicionou dióxido de carbono que havia sido marcado com uma etiqueta radioativa. Isso permitiu que eles determinassem a quantidade absorvida por cada grupo de microrganismos, que confirmou o papel dominante das bactérias oxidantes de nitrito na captura de carbono.

p "Esses resultados lançam uma nova luz sobre a ligação entre os ciclos de nitrogênio e carbono no interior do oceano, "Herndl disse." Nós experimentalmente demonstramos o papel principal dos oxidantes de nitrito na captura de dióxido de carbono no oceano escuro e iluminamos um grupo de micróbios que ainda não recebeu atenção adequada por seu impacto no ciclo do carbono oceânico. "