Em ecossistemas de recifes de coral, em meio a corais rochosos, folhas de algas e cardumes de peixes, microorganismos são essenciais para a reciclagem de nutrientes - transformando pedaços de matéria orgânica em formas de nitrogênio e fósforo, por exemplo, que são úteis para organismos fotossintéticos.

Um estudo publicado hoje em Nature Communications por pesquisadores da San Diego State University (SDSU), a Universidade do Havaí em Mānoa, O Scripps Institution of Oceanography e outros revelaram que as bactérias presentes na água sobre dezenas de recifes de coral mudaram dramaticamente durante a noite, e depois voltou para a mesma comunidade diurna observada na manhã anterior. Avançar, como se essas comunidades tivessem o mesmo horário, essas mudanças foram sincronizadas em recifes separados por centenas de quilômetros.

"As investigações dos ritmos diurnos e noturnos dos processos de recife são necessárias para compreender holisticamente os papéis funcionais dos agentes microbianos nesses ecossistemas, "disse Linda Wegley Kelly, professor assistente adjunto de pesquisa da SDSU e co-autor principal do estudo.

Em 2013, uma equipe internacional de pesquisadores conduziu um cruzeiro para as Ilhas da Linha Sul, uma cadeia remota de ilhas equatoriais ao sul do Havaí, para medir um conjunto de processos de recife. Para evitar os perigos das operações de barco e mergulho à noite, um amostrador autônomo foi projetado para coletar uma amostra de água logo acima do recife de coral à meia-noite. Coletando amostras desta forma, os pesquisadores mediram as mudanças na química da água e os tipos de micróbios presentes em comparação com o dia em vários locais. A equipe também usou ferramentas genômicas para mostrar como essas mudanças na comunidade determinam os processos microbianos em recifes que diferem dia e noite.

"Estudos anteriores de micróbios marinhos mostraram que diferentes grupos funcionais mudam sua atividade ao longo do dia, mas as populações microbianas permanecem relativamente constantes ao longo dos ciclos diários, "disse Craig Nelson, professor assistente de oceanografia na Escola de Ciência e Tecnologia do Oceano e da Terra UH Mānoa e co-líder do estudo. "Quem estuda os recifes sabe que esses ecossistemas mudam significativamente do dia para a noite, mas este estudo revela um aspecto anteriormente invisível dessa mudança:uma mudança dramática e previsível - não apenas no que os micróbios estão fazendo - mas quais grupos são mais abundantes. "

A equipe descobriu que um grupo de micróbios chamado Psychrobacter parece estar liderando o caminho. Surpreendentemente, Psychrobacter pode constituir 40-70% da comunidade microbiana marinha durante o dia, e é cem vezes mais abundante do que durante a noite. Mas o que está influenciando Psychrobacter ?

"As mudanças que observamos na composição do micróbio ao longo de um ciclo dia-noite implicam que os habitats dos recifes de coral manipulam a água do mar circundante - tanto a química quanto a microbiologia - com base nas atividades diurnas e noturnas da biota local coletiva, "disse Kelly." Esta função pode modular o número de micróbios na água, promover o ciclo de energia através da teia alimentar do recife, ou fornecer efeitos estabilizadores ao ecossistema. "

"Esta equipe de pesquisa está entre as primeiras a observar as mudanças nas comunidades microbianas dos recifes de coral durante o dia e a noite, "diz Dan Thornhill, um diretor de programa na Divisão de Ciências Oceânicas da National Science Foundation, que financiou o estudo. "Esses cientistas descobriram diferenças surpreendentes e notáveis ​​nos microrganismos, dependendo da hora do dia. O estudo também descobriu o importante papel dos micróbios noturnos na reciclagem de nutrientes nos recifes."

Dada a aparente importância de Psychrobacter , a próxima equipe busca montar seu genoma, isolar a bactéria em cultura, e examinar mais detalhadamente a biologia deste organismo.

O trabalho em andamento dos autores está mostrando como as condições do recife, isto é, saudável ou estressado, dominância de corais ou algas - pode alterar o número e os tipos de micróbios na água do mar circundante. Isso destaca as consequências ambientais da alteração dos habitats bênticos dos recifes; onde a perda dos organismos calcificadores fundamentais elimina processos que impactam as águas costeiras que fornecem conectividade entre a terra e o mar.