Bactéria roxa de enxofre no Lago Cadagno de água doce (painéis superiores, em verde e roxo), e sua atividade de fixação de nitrogênio de célula única medida com nanoSIMS (painéis inferiores, cores quentes indicam alta atividade). Crédito:Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha / M. Philippi
Por muito tempo, presumiu-se que as cianobactérias eram as principais responsáveis pela fixação de nitrogênio na Terra primitiva, tornando assim o nitrogênio disponível para a biosfera. Pesquisadores do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen, Alemanha, agora mostram que as bactérias de enxofre roxas podem ter contribuído substancialmente para a fixação de nitrogênio nas condições prevalecentes no oceano Proterozóico.
O nitrogênio é vital para todas as formas de vida:faz parte das proteínas, ácidos nucleicos e outras estruturas celulares. Assim, foi de grande importância para o desenvolvimento da vida na Terra primitiva ser capaz de converter o dinitrogênio gasoso da atmosfera em uma forma biodisponível - amônio. Contudo, ainda não foi esclarecido quem realizou essa chamada fixação de nitrogênio na Terra primitiva e com a ajuda de qual enzima. Agora, pesquisadores do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen demonstraram que, em condições estéreis semelhantes às do oceano Proterozóico, um grupo de bactérias até então subestimado pode fixar nitrogênio de maneira muito eficiente.
Um "pequeno oceano Proterozóico" nos Alpes Suíços
Uma vez que o oceano Proterozóico dificilmente pode ser estudado diretamente, os pesquisadores Miriam Philippi e Katharina Kitzinger do Instituto Max Planck em Bremen e colegas o substituíram por um habitat moderno comparável:o lago alpino Cadagno, na Suíça. Ao contrário da maioria dos outros lagos, Lago Cadagno é permanentemente estratificado, o que significa que as camadas de água superior e inferior não se misturam.
Bactérias purpúreas de enxofre habitam a zona de transição entre a parte superior, camada oxigenado e o inferior, camada livre de oxigênio e sulfídica. Lá, eles realizam a fotossíntese e oxidam o enxofre. “A descoberta de fósseis desse grupo de microrganismos mostra que eles já viviam em nosso planeta há pelo menos 1,6 bilhão de anos, durante o éon Proterozóico, "disse Filipos, primeiro autor do estudo. "Portanto, este lago e essas bactérias representam um sistema que se assemelha ao oceano Proterozóico em muitos aspectos. "Portanto, é muito adequado para aprender mais sobre os processos na Terra primitiva.
As fontes salgadas no fundo do lago impedem a mistura, resultando em uma estratificação estável. Os medidores superiores contêm oxigênio, mas poucos nutrientes. A camada inferior é anóxica e rica em sulfeto, criando uma camada intermediária estável com gradientes de concentração íngremes de oxigênio e sulfeto. Aqui, as bactérias sulfurosas roxas usam energia solar para oxidar o sulfeto - e fixar o nitrogênio. Crédito:Miriam Philippi
bactérias púrpura enxofre correcção azoto
Usando uma combinação de análises biogeoquímicas e moleculares, Philippi e seus colegas descobriram que as bactérias sulfurosas roxas do Lago Cadagno fixam o nitrogênio de maneira muito eficiente. A fixação de nitrogênio é a conversão de nitrogênio gasoso, o qual não é muito reactiva, em compostos de nitrogênio que muitos organismos podem usar, por exemplo algas. "Para nosso conhecimento, esta é a primeira evidência direta da fixação de nitrogênio por bactérias sulfurosas roxas na natureza, "explicou a co-autora Katharina Kitzinger.
"Descobrimos que eles usam a enzima mais comum na atualidade, nitrogenase de molibdênio, para fazer isso. Embora esta enzima não é raro, ficamos muito surpresos ao encontrá-lo no Lago Cadagno. "Isso ocorre porque há muito pouco molibdênio na água - assim como no oceano Proterozóico, o que levou os pesquisadores a acreditar que as nitrogenases sem molibdênio prevaleciam na Terra primitiva. "Agora sabemos que a nitrogenase de molibdênio funciona de forma muito eficiente, mesmo em baixas concentrações de molibdênio. "
"Nós, portanto, fornecemos a primeira indicação de que as bactérias sulfurosas roxas podem ter sido parcialmente responsáveis pela fixação de nitrogênio no oceano Proterozóico, "Filipos continuou." Até agora, era geralmente assumido que as cianobactérias realizavam a maior parte da fixação de nitrogênio naquela época. Mostramos que o papel das bactérias sulfurosas roxas neste processo foi provavelmente subestimado. "
O estudo é publicado em Nature Communications .
