Uma equipe de pesquisa liderada pela USC descobriu que micróbios marinhos com um metabolismo especial são onipresentes e podem desempenhar um papel importante na forma como a Terra regula o clima.

O estudo encontra bactérias contendo rodopsinas, um pigmento que pega a luz do sol, são mais abundantes do que se pensava. Ao contrário das algas, eles não puxam o dióxido de carbono (CO2) do ar. E provavelmente se tornarão mais abundantes no aquecimento dos oceanos, sinalizando um embaralhamento de comunidades microbianas na base da cadeia alimentar onde ocorre o trabalho básico de conversão de energia.

“Os oceanos são importantes para as mudanças climáticas porque desempenham um papel fundamental no ciclo do carbono. e os organismos marinhos envolvidos, nos ajuda a refinar nossos modelos climáticos para prever o clima no futuro, "disse Laura Gómez-Consarnau, professor assistente (pesquisa) de biologia na USC Dornsife College of Letters, Artes e Ciências.

O estudo aparece hoje em Avanços da Ciência . Gómez-Consarnau é o autor principal de uma equipe internacional de cientistas da Califórnia, China, o Reino Unido e a Espanha.

As descobertas rompem com a interpretação tradicional da ecologia marinha encontrada em livros didáticos, que afirma que quase toda a luz solar no oceano é capturada pela clorofila nas algas. Em vez de, bactérias equipadas com rodopsina funcionam como carros híbridos, alimentado por matéria orgânica quando disponível - como a maioria das bactérias - e pela luz do sol quando os nutrientes são escassos.

As rodopsinas foram descobertas há 20 anos, e cientistas da USC e de outros lugares têm estudado sua prevalência e metabolismo desde então. Esses micróbios têm sistemas de proteínas sensíveis à luz em suas membranas celulares que prendem a luz do sol, uma adaptação análoga a como os bastonetes e cones do olho humano captam luz.

Neste estudo, pesquisadores rastrearam um 3, Faixa de 000 milhas de comprimento no Oceano Atlântico oriental e no Mar Mediterrâneo em 2014. Eles amostraram microrganismos na coluna de água até 200 metros na tentativa de descobrir o quão difundida as rodopsinas estão e em que condições elas são favorecidas.

Eles descobriram que os fotossistemas de rodopsina eram muito mais abundantes do que se pensava anteriormente e se concentravam em águas pobres em nutrientes. Em tais zonas oligotróficas, eles superam as algas na captura de luz. Enquanto as algas usam luz solar e CO2 para produzir material orgânico e oxigênio, pigmentos de rodopsina usam luz para fazer trifosfato de adenosina, a moeda básica de energia que impulsiona muitos processos celulares.

"As rodopsinas parecem ser mais abundantes em um oceano pobre em nutrientes, e no futuro, o oceano ficará mais pobre em nutrientes à medida que as temperaturas mudam, "Gómez-Consarnau explicou." Então, com menos nutrientes perto da superfície, as algas terão fotossíntese limitada, e o processo da rodopsina será mais abundante. Podemos ter uma mudança no futuro, o que significa que o oceano não será capaz de absorver tanto carbono como hoje. Portanto, mais gás CO2 pode permanecer na atmosfera, e o planeta pode aquecer mais rápido. "

Até aqui, simulações de computador de como o aquecimento global poderia ser no futuro ainda não explicam essa mudança microbiana.

Estudos anteriores mostraram que as rodopsinas compreendem cerca de 80% das bactérias marinhas, com base em análises genéticas. Mas este é o primeiro estudo que realmente mede sua concentração no oceano e onde eles gostam de se reunir.

O estudo destaca como os cientistas estão aprendendo novos caminhos pelos quais os organismos ganham energia para viver. Por exemplo, eles sabem há muito tempo que plantas e algas usam clorofila para converter a luz do sol e nutrientes em açúcares; na verdade, cerca de metade de toda a fotossíntese na Terra é realizada por algas na superfície do oceano. E eles descobriram vida que vive no fundo, sustentada por energia química de minerais e compostos químicos liberados por aberturas vulcânicas do fundo do oceano. Nesta pesquisa, eles aprenderam que as bactérias, há muito considerado principalmente decompositores em um ecossistema, pode realmente funcionar como o principal produtor de energia na superfície do oceano.

"Nós estimamos isso, dadas as concentrações encontradas na água do mar, as rodopsinas podem capturar mais energia luminosa do que a clorofila no oceano, "Disse Gómez-Consarnau.

"Essas descobertas mudam a suposição fundamental de que a biosfera marinha é alimentada apenas pela luz solar capturada pelas clorofilas durante a fotossíntese das algas."

Também significa que, anos no futuro, as comunidades microbianas provavelmente mudarão, resultando em menos fixação de carbono no oceano. Para avaliar completamente como as descobertas afetam a capacidade do oceano de absorver gases de efeito estufa, Gómez-Consarnau disse que os fluxos de CO2 nos sistemas marinhos precisarão ser reavaliados e os futuros modelos climáticos terão que incluir esse metabolismo bacteriano.