Parece uma lata de lixo boiando nas águas da costa da Califórnia. Mas dificilmente é lixo. Na verdade, pode desempenhar um papel fundamental no monitoramento da saúde de nossos oceanos.

Os sinais vitais? A saúde dos menores residentes dos mares - fitoplâncton.

De diatomáceas envoltas em vidro a dinoflagelados que podem causar proliferação de algas tóxicas, o fitoplâncton é um grupo diversificado de algas que vivem no oceano. Eles servem como a base da cadeia alimentar do oceano e são responsáveis ​​pela ciclagem de nutrientes na água e pela produção de oxigênio por meio da fotossíntese.

"Uma em cada duas respirações de oxigênio que você toma vem de plantas no oceano, e na maioria das vezes as pessoas não pensam sobre eles porque são microscópicos, "disse Bethany Kolody, um estudante de pós-graduação pesquisador no Scripps Institution of Oceanography em San Diego.

Mas a diversidade do fitoplâncton torna difícil prever como eles responderão às mudanças no oceano - especialmente aquelas devido ao aquecimento global - e como suas reações afetarão a saúde do oceano como um todo.

Um influxo de nutrientes em uma área específica pode alimentar o crescimento maciço de algas. A mudança da temperatura da água pode alterar a distribuição das fontes de alimentos disponíveis. Manchas do mar podem absorver dióxido de carbono e acidificar.

Todas essas mudanças exigem que o fitoplâncton responda a novas pressões. Infelizmente, espionar eles pode ser um pouco desafiador.

Se os pesquisadores não tiverem uma expedição planejada quando um desses eventos oceânicos ocorrer, poderia muito bem não ter acontecido, disse Andrew Allen, oceanógrafo microbiano e ecologista da Scripps.

"Você realmente precisa estar no lugar certo na hora certa para provar, " ele disse.

Uma solução pode vir na forma de "um laboratório em uma lata, "disse o biólogo molecular Chris Scholin, presidente e executivo-chefe do Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI). É um robô oceânico que traz ao mar as ferramentas de um laboratório de biologia molecular.

Este robô, chamado de Processador de Amostra Ambiental - ou ESP para abreviar - foi desenvolvido há cerca de 15 anos por Scholin e sua equipe no MBARI.

Scholin teve a ideia enquanto estudava a proliferação de algas nocivas no Golfo do Maine.

"Fiquei maravilhado com a forma como as pessoas iam para o mar e colocavam instrumentos na água, e eles poderiam te contar tudo o que estava acontecendo, "disse ele." Mas quando chegou a hora de realmente contar as algas tóxicas para fins de pesquisa e saúde pública, isso nos levaria dias. "

Então Scholin e seus colegas começaram a trabalhar.

Primeiro, eles tinham que descobrir o que seria necessário para projetar e construir este robô oceânico.

Coletando amostras de água debaixo d'água, onde a pressão é maior do que em terra, foi um obstáculo. Tirar uma amostra grande o suficiente para encher um balde doméstico e condensá-la em apenas algumas gotas para análise molecular era outra.

Uma vez que as amostras foram coletadas, o robô precisaria ser capaz de coletar e armazenar material genético de micróbios do oceano sem refrigerá-los ou congelá-los.

"Foi um trabalho um pouco maior do que eu pensava, "Scholin disse.

Após extensa pesquisa e testes, o ESP que estreou em 2006 foi capaz de coletar amostras de DNA e registrar as temperaturas da água. Ele observou sua localização precisa e velocidade de deriva conforme cada amostra era coletada, permitindo aos pesquisadores correlacionar seus resultados com as mudanças nas condições do oceano. Ele poderia até mesmo analisar as características do DNA dos organismos que coletou e enviar as informações de volta aos pesquisadores que esperavam em terra com apenas um pequeno atraso.

Existem mais de 20 robôs ESP atualmente em uso por laboratórios em todo o mundo. A maioria está nos EUA, mas um está na Dinamarca e dois outros estão a caminho da China, Scholin disse.

Stephanie Moore, um oceanógrafo pesquisador do Northwest Fisheries Science Center da National Oceanic and Atmospheric Administration, implantou um ESP na costa de Washington em um local conhecido pela proliferação de algas. Esses crescimentos tóxicos de algas podem tornar os moluscos venenosos e adoecer os peixes.

"Se observarmos algumas das concentrações de células de algas prejudiciais ou talvez a concentração de toxinas aumentando, podemos acionar (o ESP) para obter uma amostra adicional, "Moore disse." Ter essa comunicação bidirecional com o instrumento o tempo todo é realmente benéfico. "

Os robôs são especialmente ótimos para monitorar micróbios em áreas remotas onde seria caro fretar expedições de pesquisa, ela adicionou.

O ESP também ajudou os pesquisadores a investigar a genética do fitoplâncton.

Kolody, Allen e seus colegas da Scripps analisaram recentemente dados coletados por um ESP na costa da Califórnia para ver como a população diversificada de micróbios que vivem lá decidiu quais de seus genes ativar ou desativar ao longo do dia. O robô foi capaz de flutuar com as correntes e coletar amostras da mesma população de micróbios a cada quatro horas.

"Podemos finalmente ter uma noção de como essa população está mudando ao longo do tempo e como ela reage a diferentes fatores ambientais - mudanças na luz do sol, mudanças nos nutrientes, interações entre membros da população, "Kolody disse.

A equipe de Scholin no MBARI está trabalhando duro em um novo ESP que será pequeno o suficiente para ser acoplado a um veículo subaquático autônomo.

Um estudo recente de pesquisadores do MBARI e NOAA mostrou que este último robô é capaz de amostrar o DNA que os organismos marinhos deixam no meio ambiente.

"Não estão apenas todos esses microorganismos lá, mas, na verdade, traços de animais maiores que você não necessariamente vê ou pega em sua pequena amostra de água, "Scholin disse.

Usar esses ESPs para coletar DNA ambiental será importante para monitorar a presença de espécies invasoras e para estudar a biodiversidade do oceano.

O objetivo de Scholin é que, no futuro, "teríamos apenas essas coisas em todo o lugar, assim como estações meteorológicas, " ele disse.

"Este é apenas o começo deste tipo de campo, "disse ele." Para usar a analogia da música, não estamos nem perto do ponto onde podemos transmitir. Ainda estamos na fase de gravação e reprodução neste momento. Mas está chegando lá. É uma oportunidade real para engenheiros, cientistas e grupos ambientais trabalharem juntos. "

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