Os cientistas de campo que trabalham no projeto Vanishing Glaciers não têm medo de altura. Eles escalam os picos gelados das cadeias de montanhas do Himalaia aos Alpes, equipado com frascos, pipetas, termômetros e cilindros de nitrogênio líquido (que eles apelidaram de Dido e Fido). Seu objetivo é coletar amostras dos microrganismos que vivem em riachos alimentados por geleiras e trazê-los de volta para a EPFL para análise por seus colegas.

À medida que as geleiras do mundo desaparecem, eles estão levando consigo segredos bem guardados. O derretimento glacial é um dos sinais mais visíveis da mudança climática e, eventualmente, fará com que os riachos alimentados pela geleira sequem, destruindo um importante, ecossistema único.

Cientistas do Stream Biofilm and Ecosystem Research Laboratory (SBER) da EPFL estão trabalhando duro para aprender esses segredos antes que seja tarde demais. "Esses riachos drenam o telhado do nosso planeta, "diz Tom Battin, chefe do SBER e cientista-chefe do projeto. "Embora saibamos que os ciclos biogeoquímicos do planeta são geralmente orquestrados por microorganismos, ainda não entendemos o papel exato dos microrganismos que vivem em grandes altitudes. Portanto, é essencial estudarmos seus ecossistemas e mapearmos quais seriam as consequências se eles desaparecessem. "

Amostrando o invisível

Em campo, os biofilmes são a única evidência visível dos microrganismos que povoam riachos alimentados por geleiras - embora eles estejam lá aos bilhões. Biofilmes são finos, de aparência esverdeada, camadas viscosas que recobrem as rochas dos riachos. Em Arolla, no cantão de Valais, Martina Schön, um técnico de campo trabalhando no projeto, raspa amostras de biofilme de uma rocha que ela avistou e cuidadosamente as coloca em sua mochila para análise posterior.

Enquanto isso, o colega técnico de campo Matteo Tolosano coleta amostras de sedimentos. "Dividimos o trabalho de amostragem para que possamos progredir mais rapidamente. Mas é uma tarefa estranha porque estamos amostrando algo que é basicamente invisível, "diz ele. Perto, Vincent De Staercke fica no meio de um riacho para realizar outro tipo de trabalho de campo - medir a concentração de oxigênio da água onde as amostras foram coletadas, usando sensores e cabos de fibra ótica conectados a um computador. "São os únicos dados vivos que temos sobre os microrganismos, "diz De Staercke." Se a concentração de oxigênio cair, isso significa que as bactérias estão presentes porque as estão respirando. "

Outros membros da equipe do projeto são responsáveis ​​por coletar amostras da água de escoamento da geleira e analisar seus nutrientes e concentrações de íons. Isso dará uma indicação de quais condições são necessárias para que as populações de bactérias vivam e cresçam. Mike Styllas, um líder de expedição, explica:"As bactérias são como nós - elas querem comer! Mas nessas águas não há muitas opções no cardápio."

Além de estudar a vida microbiana, a equipe de pesquisa também está observando atentamente o ambiente circundante. "Estamos tentando obter um instantâneo detalhado das condições ambientais, "diz Schön." Uma maneira de fazer isso é medindo variáveis ​​como a temperatura da água, concentração de oxigênio, nível de dióxido de carbono e pH. "

Dos picos das montanhas ao laboratório de pesquisa

Até aqui, a equipe coletou amostras de água e sedimentos de mais de 100 riachos alimentados por geleiras na Nova Zelândia, Rússia, Groenlândia, Equador, Escandinávia e Alpes. Essas amostras agora estão sendo analisadas no SBER. Hannes Peter, um cientista da SBER, explica:"Essas amostras são excepcionais devido às condições extremas de onde vieram. Um dos primeiros passos que tivemos de dar neste projeto, e um dos mais importantes, foi projetar nossos protocolos de teste para eficiência ideal para que possamos realizar todas as análises que quisermos. "

Os cientistas do SBER também dividiram seu trabalho para obter o máximo de eficácia. Um grupo está estudando ecologia microbiana, isso é, o papel dos microrganismos em seu habitat e comunidade e como eles se comportam. “Nós olhamos para os fatores relacionados à biomassa, que é a quantidade de organismos vivos em nossas amostras, "diz Peter." Por exemplo, medimos as concentrações de clorofila a - um indicador de algas - contamos o número de células de bactérias, e realizar experimentos sobre a produção de bactérias. "

Tyler Kohler, um pós-doutorado em SBER, é responsável pela medição de enzimas extracelulares, que, ele diz, "são ótimos porque nos permitem ler as mentes das bactérias." Essas enzimas, também chamado de exoenzimas, são produzidos por bactérias quando um composto de que precisam - como carbono ou nitrogênio - é encontrado em seus arredores. "O estudo das exoenzimas nos dá uma ideia do que ajuda as bactérias a crescer e se reproduzir, "diz Kohler.

Ao mesmo tempo, outros cientistas do SBER estão sequenciando e analisando o DNA encontrado nas amostras. Eles estão usando metagenômica para sequenciar os genomas de várias espécies diferentes que vivem no mesmo ambiente, e para responder a perguntas cruciais como:O que há? Porque? Como? "Nossas análises nos dirão exatamente o quão diversa é a comunidade microbiana em nossas amostras e nos permitirá identificar os genomas de alguns desses microrganismos, independentemente da comunidade em que estejam, "diz Paraskevi Pramateftaki, um especialista técnico.

Amostras, conte-nos tudo

A riqueza de dados gerados neste projeto fornecerá informações importantes sobre as estratégias que os micróbios adotaram para sobreviver sob tais condições extremas. Este estudo marca a primeira vez que informações biogeoquímicas sobre riachos alimentados por geleiras estão sendo combinadas com dados sobre a estrutura e função dos microrganismos que vivem nesses riachos.

O que os cientistas descobriram até agora? Primeiro, que existe uma vasta e variada quantidade de vida microbiana nos riachos. "Apenas uma colher de chá de sedimento pode conter até um milhão de células de bactérias e centenas de espécies microbianas, "diz Battin.

Segundo, que praticamente os mesmos grupos e espécies de microrganismos podem ser encontrados, independentemente de onde as amostras são coletadas. Isso indica que os microrganismos se adaptaram perfeitamente aos seus ambientes.

E por último mas não menos importante, que porque os microrganismos têm muito pouca capacidade de evoluir sob tais condições extremas, eles sofreram microevolução. Battin explica:"A microevolução criou um tipo altamente específico de microdiversidade que é encontrada apenas nessas populações de bactérias. E como o ambiente da geleira está mudando, o risco é que o processo de microevolução - e microdiversidade - desapareça, levando consigo parte da biodiversidade do planeta em maior escala. "

Compreendendo o invisível

O projeto Vanishing Glaciers tem, como o resto do planeta, foi afetado pela pandemia, mas os cientistas ainda esperam realizar suas expedições planejadas ao Nepal, Ásia Central, os Andes e o Alasca. Enquanto isso, eles ainda estão processando os dados de amostras já coletadas. "Nosso objetivo é ser capaz de desvendar os segredos da vida microbiana em riachos alimentados por geleiras nos próximos anos, e prever como os riachos e seus microbiomas mudarão à medida que as geleiras do mundo desaparecerem, "diz Battin." Em outras palavras, queremos entender melhor o invisível. "