p Charles Darwin suspeitou de algo na "água azul límpida" do oceano que era ainda menor do que os protozoários que ele podia ver no microscópio. "Hoje sabemos que cada litro de água do oceano está repleto de centenas de milhões de microorganismos, "explica o pesquisador marinho Rudolf Amann, Diretor do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen. Seu colega Tobias Erb do instituto irmão de Microbiologia Terrestre em Marburg acrescenta:"Embora tenha apenas micrômetros de tamanho, os microorganismos com seu grande número e alta taxa de metabolismo têm um forte impacto no fluxo de energia e na renovação da biomassa nos oceanos. " p Enquanto as algas unicelulares, também conhecido como fitoplâncton, converter CO ₂ em biomassa, outros microorganismos entram em ação quando as algas excretam o carbono fixo - seja durante sua vida, ou quando morrem, às vezes em massa, como depois da chamada proliferação de algas. Mesmo nas águas superficiais, organismos unicelulares processam muitos milhares de toneladas de biomassa de algas:um processo central no ciclo da vida marinha. Um dos compostos mais importantes do oceano é o ácido glicólico, um subproduto direto da fotossíntese que é parcialmente convertido de volta em CO ₂ por bactérias marinhas. Mas aqui, a imagem fica borrada - o destino exato do carbono no ácido glicólico era desconhecido até agora.

p A fim de obter uma avaliação útil do ciclo global do carbono, Contudo, a equação não deve ter muitas incógnitas. Como sabemos hoje, muito CO ₂ influencia a vida no oceano. Concentrações aumentadas de CO ₂ na água do mar acidifica os oceanos, perturbar o equilíbrio entre o fitoplâncton e os microrganismos e, em última instância, influenciar o clima global. Para entender as consequências para as mudanças climáticas em escala global, um conhecimento preciso da degradação bacteriana da biomassa de algas é indispensável. Por esta, Contudo, precisamos de um conhecimento básico preciso da localização, taxa e extensão das redes de nutrientes no oceano. Então, qual é exatamente o destino do carbono do ácido glicólico, o que significa globalmente quantidades de substâncias na faixa de um bilhão de toneladas por ano?

p O caminho esquecido

p Os pesquisadores nem sempre precisam começar do zero - às vezes, já existem peças de quebra-cabeça conhecidas, eles apenas precisam ser reconhecidos e colocados corretamente. Uma dessas peças é o ciclo do β-hidroxiaspartato. Foi descoberto há mais de 50 anos na bactéria do solo Paracoccus. Naquela hora, a via metabólica recebeu pouca atenção e seus processos bioquímicos exatos permaneceram inexplorados. Dr. Lennart Schada von Borzyskowski, primeiro autor do atual Natureza publicação, um pós-doutorado no departamento de Tobias Erb no Instituto Max Planck de Microbiologia Terrestre em Marburg, descobriram esta via metabólica no decorrer da pesquisa da literatura. "Olhando para esta via metabólica, Percebi que deveria ser mais eficiente do que o processo anteriormente assumido para a degradação do ácido glicólico, e me perguntei se poderia ser mais importante do que originalmente assumido, "relata o cientista.

p Equipado com apenas uma única sequência de gene, ele encontrou um agrupamento de quatro genes em bancos de dados que forneciam as instruções de construção para quatro enzimas. Em combinação, três das enzimas foram suficientes para processar um composto derivado do ácido glicólico. Mas qual foi a quarta enzima responsável? Schada von Borzyskowski testou essa enzima em laboratório e descobriu que ela catalisou uma reação de imina até então desconhecida neste contexto. Esta quarta reação fecha a via metabólica para um ciclo elegante através do qual o carbono do ácido glicólico pode ser reciclado sem a perda de CO ₂ .

p Distribuído globalmente, ecologicamente significativo

p Uma cooperação com cientistas da Universidade de Marburg tornou possível estudar o metabolismo do ácido glicólico e sua regulação em microrganismos vivos. "Agora, nossa tarefa era procurar a presença e atividade desses genes em habitats marinhos e seu significado ecológico, "Erb explica. A cooperação entre os bioquímicos de Marburg e os pesquisadores marinhos do Instituto Max Planck em Bremen provou ser altamente frutífera, como o último estudou as comunidades marinhas perto de Helgoland por anos, em particular as populações bacterianas durante e após a proliferação de algas. Em várias excursões em alto mar, os cientistas de Marburg e Bremen mediram a formação e o consumo de ácido glicólico durante a proliferação de algas na primavera de 2018. De fato, o ciclo metabólico estava ativamente envolvido no metabolismo do ácido glicólico.

p Os projetos do ciclo metabólico também foram encontrados repetidamente nas sequências do genoma bacteriano que a expedição TARA Oceans coletou dos oceanos do mundo a uma distância de 10, 000 quilômetros, com prevalência em média 20 vezes maior do que todas as outras rotas de degradação postuladas para o ácido glicólico. Assim, a via metabólica redescoberta não é uma existência de nicho, mas pelo contrário, difundido.

p Essas novas descobertas ainda impressionam Rudolf Amann:"A descoberta de nossos colegas em Marburg vira nossa compreensão anterior do destino do ácido glicólico de cabeça para baixo. Nossos dados mostram que temos que reavaliar o ciclo de bilhões de toneladas de carbono nos oceanos." Como Tobias Erb continua:"Este trabalho nos torna cientes das dimensões globais do metabolismo dos microrganismos, e ao mesmo tempo nos mostra o quanto ainda temos que descobrir juntos. "