Bactérias "zumbis" que mal vivem e outras formas de vida constituem uma imensa quantidade de carbono nas profundezas da subsuperfície da Terra - 245 a 385 vezes maior do que a massa de carbono de todos os humanos na superfície, de acordo com cientistas que se aproximam do fim de uma colaboração internacional de 10 anos para revelar os segredos mais íntimos da Terra.

Na véspera da reunião anual da American Geophysical Union, cientistas do Deep Carbon Observatory relataram hoje várias descobertas transformacionais, incluindo quanto e quais tipos de vida existem no subsolo profundo sob os maiores extremos de pressão, temperatura, e baixa disponibilidade de nutrientes.

Perfurando 2,5 quilômetros no fundo do mar, e amostragem de micróbios de minas continentais e poços com mais de 5 km de profundidade, os cientistas usaram os resultados para construir modelos do ecossistema nas profundezas do planeta.

Com insights de centenas de sites nos continentes e mares, eles aproximaram o tamanho da biosfera profunda - 2 a 2,3 bilhões de km cúbicos (quase o dobro do volume de todos os oceanos) - bem como a massa de carbono da vida profunda:15 a 23 bilhões de toneladas (uma média de pelo menos 7,5 toneladas de carbono por quilômetro cúbico abaixo da superfície).

O trabalho também ajuda a determinar os tipos de ambientes extraterrestres que podem sustentar a vida.

Entre muitas descobertas e percepções importantes:

• A biosfera profunda constitui um mundo que pode ser visto como uma espécie de "Galápagos subterrâneos" e inclui membros de todos os três domínios da vida:bactérias e arquéias (micróbios sem núcleo ligado à membrana), e eukarya (micróbios ou organismos multicelulares com células que contêm um núcleo, bem como organelas ligadas à membrana)
• Dois tipos de micróbios - bactérias e archaea - dominam a Terra Profunda. Entre eles estão milhões de tipos distintos, a maioria ainda a ser descoberta ou caracterizada. Essa chamada "matéria escura" microbiana expande dramaticamente nossa perspectiva sobre a árvore da vida. Cientistas do Deep Life dizem que cerca de 70% das bactérias e arquéias da Terra vivem no subsolo
• Micróbios profundos são frequentemente muito diferentes de seus primos da superfície, com ciclos de vida em escalas de tempo quase geológicas, jantando em alguns casos com nada mais do que a energia das rochas
• A diversidade genética da vida abaixo da superfície é comparável ou excede a acima da superfície
• Embora as comunidades microbianas de subsuperfície difiram muito entre os ambientes, certos gêneros e grupos taxonômicos superiores são onipresentes - eles aparecem em todo o planeta
• A riqueza da comunidade microbiana está relacionada à idade dos sedimentos marinhos onde as células são encontradas - sugerindo que em sedimentos mais antigos, a energia alimentar diminuiu ao longo do tempo, reduzindo a comunidade microbiana
• Os limites absolutos da vida na Terra em termos de temperatura, pressão, e a disponibilidade de energia ainda não foi encontrada. Os recordes são quebrados continuamente. Uma vanguarda para o organismo mais quente da Terra no mundo natural é Geogemma barossii, um organismo unicelular que prospera em fontes hidrotermais no fundo do mar. Suas células, pequenas esferas microscópicas, crescer e replicar a 121 graus Celsius (21 graus mais quente do que o ponto de ebulição da água). A vida microbiana pode sobreviver até 122 ° C, o recorde alcançado em uma cultura de laboratório (por comparação, o lugar mais quente que mantém o recorde na superfície da Terra, em um deserto iraniano desabitado, é cerca de 71 ° C - a temperatura de um bife bem passado)
• A profundidade recorde em que a vida foi encontrada na subsuperfície continental é de aproximadamente 5 km; o recorde em águas marinhas é de 10,5 km da superfície do oceano, uma profundidade de extrema pressão; a 4000 metros de profundidade, por exemplo, a pressão é aproximadamente 400 vezes maior do que ao nível do mar
• Os cientistas têm uma melhor compreensão do impacto na vida em locais subterrâneos manipulados por humanos (por exemplo, xistos fraturados, captura e armazenamento de carbono)

A precisão cada vez maior e o custo decrescente do sequenciamento de DNA, juntamente com avanços em tecnologias de perfuração em águas profundas (pioneiro no navio científico japonês Chikyu, projetado para perfurar profundamente abaixo do fundo do mar em algumas das regiões mais sismicamente ativas do planeta) possibilitou aos pesquisadores darem sua primeira olhada detalhada na composição da biosfera profunda.

Existem esforços comparáveis ​​para perfurar cada vez mais fundo em ambientes continentais, usando dispositivos de amostragem que mantêm a pressão para preservar a vida microbiana (nenhum considerado representar qualquer ameaça ou benefício para a saúde humana).

Para estimar a massa total da vida profunda subcontinental da Terra, por exemplo, os cientistas compilaram dados sobre a concentração de células e diversidade microbiana de locais ao redor do globo.

Liderado por Cara Magnabosco, do Flatiron Institute for Computational Biology, Nova york, e uma equipe internacional de pesquisadores, cientistas de subsuperfície fatorados em um conjunto de considerações, incluindo o fluxo de calor global, temperatura da superfície, profundidade e litologia - as características físicas das rochas em cada local - para estimar que a subsuperfície continental hospeda 2 a 6 × 10 ^ 29 células.

Combinado com estimativas de vida subsuperficial sob os oceanos, a biomassa global da Terra Profunda é de aproximadamente 15 a 23 petagramas (15 a 23 bilhões de toneladas) de carbono.

Diz Mitch Sogin, do Laboratório Biológico Marinho Woods Hole, EUA, co-presidente da comunidade Deep Life da DCO com mais de 300 pesquisadores em 34 países:"Explorar o subsolo profundo é semelhante a explorar a floresta amazônica. Há vida em toda parte, e em todos os lugares há uma abundância inspiradora de organismos inesperados e incomuns.

"Estudos moleculares aumentam a probabilidade de que a matéria escura microbiana seja muito mais diversa do que a que conhecemos atualmente, e as linhagens de ramificação mais profundas desafiam o conceito de três domínios introduzido por Carl Woese em 1977. Talvez estejamos nos aproximando de um nexo onde os primeiros padrões de ramificação possíveis podem ser acessíveis por meio de investigação profunda da vida.

"Dez anos atrás, sabíamos muito menos sobre a fisiologia das bactérias e micróbios que dominam a biosfera subterrânea, "diz Karen Lloyd, Universidade do Tennessee em Knoxville, EUA. "Hoje, nós sabemos isso, em muitos lugares, eles investem a maior parte de sua energia para simplesmente manter sua existência e pouco no crescimento, que é uma maneira fascinante de viver.

"Hoje também, sabemos que a vida subterrânea é comum. Dez anos atrás, havíamos amostrado apenas alguns locais - os tipos de lugares que esperávamos encontrar vida. Agora, graças à amostragem ultra-profunda, sabemos que podemos encontrá-los em quase todos os lugares, embora a amostragem tenha obviamente alcançado apenas uma parte infinitesimalmente pequena da biosfera profunda. "

"Nossos estudos de micróbios profundos da biosfera produziram muitos novos conhecimentos, mas também uma compreensão e uma apreciação muito maior de quanto ainda temos que aprender sobre a vida subterrânea, "diz Rick Colwell, Oregon State University, EUA. "Por exemplo, os cientistas ainda não sabem todas as maneiras pelas quais a vida subterrânea profunda afeta a vida superficial e vice-versa. E, por enquanto, só podemos nos maravilhar com a natureza dos metabolismos que permitem que a vida sobreviva sob as condições extremamente empobrecidas e proibitivas para a vida nas profundezas da Terra. "

Entre os muitos enigmas remanescentes da vida profunda na Terra:

Movimento: Como a vida profunda se espalha - lateralmente por meio de rachaduras nas rochas? Acima, baixa? Como a vida profunda pode ser tão semelhante na África do Sul e em Seattle, Washington? Eles tinham origens semelhantes e foram separados por placas tectônicas, por exemplo? Ou as próprias comunidades mudam? Quais são as funções dos grandes eventos geológicos (como placas tectônicas, terremotos; criação de grandes províncias ígneas; bombardeios meteoríticos) desempenham em movimentos de vida profundos?

Origens: A vida começou nas profundezas da Terra (seja dentro da crosta, perto de fontes hidrotermais, ou em zonas de subducção), em seguida, migre para cima, em direção ao sol? Ou a vida começou em um pequeno lago de superfície quente e migrou para baixo? Como os zumbis microbianos subterrâneos se reproduzem, ou viver sem se dividir por milhões a dezenas de milhões de anos?

Energia: É metano, hidrogênio, ou radiação natural (do urânio e outros elementos) a fonte de energia mais importante para a vida profunda? Quais fontes de energia profunda são mais importantes em diferentes ambientes? Como é que a ausência de nutrientes, e temperaturas e pressões extremas, impacto na distribuição e diversidade microbiana na subsuperfície?

"As descobertas sobre a natureza e a extensão da biosfera microbiana profunda estão entre as principais realizações do Deep Carbon Observatory. Pesquisadores da vida profunda abriram nossos olhos para vistas notáveis ​​- visões emergentes da vida que nunca sabíamos que existiam." cientista sênior da equipe, Laboratório Geofísico, Carnegie Institution for Science, e Diretor Executivo DCO.

"Eles não são enfeites de Natal, mas as bolinhas e os enfeites de vida profunda parecem que podem decorar uma árvore tão bem quanto o vidro Swarovski. Por que a natureza tornaria a vida profunda bonita quando não há luz, sem espelhos? ", diz Jesse Ausubel, da Universidade Rockefeller, um fundador do DCO.