Pesquisadores do Observatório Terrestre Lamont-Doherty da Universidade de Columbia podem ter encontrado uma nova estratégia para limitar o crescimento de uma espécie de algas chamada Aureococcus anophagefferens, que em altas densidades pode resultar em marés marrons devastadoras. Aproveitando uma abordagem genômica chamada metatranscriptômica, os pesquisadores determinaram que o manejo do fósforo pode ser importante para controlar as marés marrons.

Aureococcus anophagefferens surgiu em Long Island em 1985, transformando estuários da cor da lama, expulsando ervas marinhas nativas, e envenenamento de moluscos. As algas floresceram, sufocando uma indústria de frutos do mar que já foi próspera e prejudicando o importante comércio de turismo da região. Ele continua a atormentar a Great South Bay de Long Island e outras águas do meio do Atlântico.

Os cientistas queriam saber como o Aureococcus anophagefferens conseguia crescer tão bem ao longo das costas que são fortemente afetadas pelas atividades humanas. Um estudo de 2011 forneceu um ponto de partida crítico ao sequenciar o genoma dessa alga - identificando que ela tinha recursos que lhe permitiam prosperar em ecossistemas modificados antropogenicamente com alto teor de matéria orgânica. Em um estudo de 2014, pesquisa de acompanhamento revelou o segredo de sobrevivência do fitoplâncton, que está em seu DNA; Aureococcus pode produzir enzimas que quebram o nitrogênio orgânico e o fósforo quando os nutrientes inorgânicos estão baixos, permitindo que ele derrote organismos concorrentes e floresça. O nitrogênio e o fósforo que o Aureococcus precisa para florescer geralmente vêm do escoamento de águas pluviais e de outras fontes terrestres.

Com base no DNA e outras pesquisas, os cientistas aprenderam como os genes codificados no genoma são ligados e desligados em resposta ao fornecimento de nutrientes como nitrogênio e fósforo, desenvolver uma abordagem metatranscriptômica para identificar as atividades de Aureococcus em uma comunidade mista de outras algas. Tradicionalmente, os pesquisadores rastreiam as flores contando as células na água e medindo a química da água para ver se as algas são limitadas em nitrogênio ou fósforo.

"Você monitora a química da água e quantas células existem, e isso pode dizer se a comunidade de algas está recebendo nitrogênio ou fósforo suficiente, e que influencia a gestão e a tomada de decisões de mitigação, "disse a oceanógrafa microbiana Lamont e autora sênior Sonya Dyhrman. Isso normalmente significa concentrar os esforços na redução das entradas de nitrogênio nos estuários que hospedam as marés castanhas.

Contudo, no estudo publicado esta semana em Fronteiras em Microbiologia , Dyhrman e seus colegas tomaram uma atitude diferente, abordagem mais direta para avaliar o que está alimentando essas células, trazendo sua investigação para as células nas águas dos Hamptons. Dyhrman compara a maneira tradicional de avaliar as atividades do Aureococcus a ir ao refrigerador e decidir se uma pessoa é saudável com base no que está dentro do refrigerador.

"É essa ideia que estamos fazendo inferências sobre a saúde ou atividade das algas com base no que está na água, em vez de olhar para as próprias células. Uma maneira muito melhor do que olhar na geladeira seria testá-lo para ver se você está saudáveis ​​ou não. O que pretendemos fazer com este estudo é perguntar às próprias algas se estão recebendo nitrogênio ou fósforo suficientes, "explicou Dyhrman.

Com efeito, eles perguntaram quais genes são ativados e desativados, sabendo - a partir de descobertas anteriores - que distinto, genes específicos são ativados pelo nitrogênio e outros pela disponibilidade do fósforo. O que eles descobriram foi surpreendente.

"A química da água (a abordagem da geladeira) estava nos dizendo que eles não estavam recebendo nitrogênio suficiente. Mas quando olhamos para as células, eles estavam ativando todos os seus genes que indicavam que não estavam recebendo fósforo suficiente. Não o que esperávamos, "disse Dyhrman.

Foi a primeira vez que os cientistas puderam usar a abordagem de expressão gênica para perguntar especificamente a essa espécie de alga prejudicial quais recursos ela está usando no campo - algo que não era rastreável até recentemente.

"As células estavam nos dizendo algo diferente da química da água, "disse Dyhrman." O que significa que precisamos pensar não apenas no nitrogênio, mas também no fósforo quando pensamos em controlar ou mitigar essas florações. "

"Mostramos com este método que as células de algas estão respondendo rapidamente a variáveis ​​em seu ambiente que nós também não podemos, ou não, ainda detectado, "disse Louie Wurch, lead author and assistant professor at James Madison University. "We have a lot more to learn and this has really opened the door for a lot of exciting future research!"