Esses micro-organismos reciclam carbono sem produzir metano

“Os microrganismos são a forma de vida mais diversa e abundante na Terra, e conhecemos apenas 1% deles”, diz Valerie De Anda, microbiologista ambiental da Universidade do Texas em Austin. “Nossas informações são baseadas nos organismos que afetam os humanos. Mas existem muitos organismos que provocam os principais ciclos químicos na Terra que simplesmente não conhecemos.”

As arqueias são um grupo particularmente misterioso (SN: 14/02/20).

Até o final dos anos 1970 eles não eram reconhecidos como um terceiro domínio da vida no planeta, distinto das bactérias e eucariotos (que incluem tudo o mais, de fungos a animais e plantas).

Por muitos anos, pensou-se que as archaea existiam apenas nos ambientes mais extremos da Terra, como fontes termais.

Mas as archaea estão em toda parte, e esses micróbios podem desempenhar um grande papel na forma como o carbono e o nitrogênio circulam entre a terra, os oceanos e a atmosfera da Terra.

Essas vacas do Ellinbank Dairy Research Centre em Victoria, Austrália, usam mochilas que medem sua produção de metano – Foto: EDDIE JIM / FAIRFAX SYNDICATION

Um grupo de arqueias, Thaumarchaeota, são os micróbios mais abundantes no oceano, diz De Anda (SN: 28/11/17), eas arqueias produtoras de metano nos estômagos das vacas fazem com que os animais liberem grandes quantidades do gás na atmosfera (SN: 18/11/15).

Os pesquisadores então compararam a informação genética dos genomas com a de milhares de genomas de micróbios previamente identificados e descritos em bancos de dados disponíveis publicamente.

Mas “essas sequências eram completamente diferentes de tudo que conhecemos”, diz De Anda.

Ele e seus colegas deram ao novo grupo o nome de Brockarchaeota, em homenagem a Thomas Brock, um microbiologista que foi o primeiro a cultivar archaea em laboratório e que morreu em abril.

Foto: Peter Menzel/Menzelphoto

A descoberta de Brock abriu caminho para a reação em cadeia da polimerase, ou PCR, uma técnica ganhadora do Prêmio Nobel usada para copiar pequenos pedaços de DNA e atualmente usada em testes para COVID-19 (SN: 3/6/20).

Brockarchaeota, ao que parece, na verdade vive em todo o mundo – mas até agora, eles foram negligenciados, não descritos e sem nome.

Depois que De Anda e sua equipe reuniram os novos genomas e os caçaram em bancos de dados públicos, eles descobriram que pedaços desses organismos até então desconhecidos foram encontrados em fontes termais, sedimentos de fontes geotérmicas e hidrotermais da África do Sul à Indonésia e Ruanda.

Trabalho de detetive de DNA

Os sedimentos coletados em fontes termais na China e na Bacia de Guaymas, no Golfo da Califórnia (em laranja), continham pedaços de DNA que os cientistas descobriram que vinham de um grupo de organismos anteriormente não descrito, apelidado de Brockarchaeota, que também tem um metabolismo único.

Depois de reconstruir os projetos genéticos de 15 organismos diferentes desse grupo, os pesquisadores descobriram que fragmentos de DNA de todo o mundo (locais marcados em azul) que os pesquisadores já haviam carregado em bancos de dados disponíveis publicamente também pertenciam a esse grupo.

Locais onde Brockarchaeota foi encontrada

1. Fontes termais do Parque Nacional de Yellowstone (Estados Unidos)
2. Fontes termais de Little Hot Creek (Estados Unidos)
3. Sedimentos do mar profundo da Bacia de Guaymas (Golfo da Califórnia)
4. Sedimentos do Lago Kivu (Ruanda)
5. Fontes termais da África do Sul
6. Fontes termais de Qucai e Quzhoumu (China)
7. Fontes termais da área geotérmica de Gudui (China)
8. Fontes termais de Tengchong (China)
9. Sedimentos do lago do Golfo de Boni (Indonésia)

Dentro dos novos genomas, a equipe também buscou genes relacionados ao metabolismo dos micróbios – quais nutrientes eles consomem e que tipo de lixo eles produzem.

Inicialmente, a equipe esperava que – como outras arqueias encontradas anteriormente em tais ambientes – essas arqueias fossem produtoras de metano.

Eles mastigam os mesmos materiais que as arqueias produtoras de metano: compostos de um carbono, como metanol ou sulfeto de metila. “Mas não conseguimos identificar os genes que produzem metano”, diz De Anda. “Eles não estão presentes em Brockarchaeota.”

Isso significa que essas arquéias devem ter um metabolismo não descrito anteriormente, por meio do qual podem reciclar carbono – por exemplo, em sedimentos no fundo do mar – sem produzir metano.

E, dado o quão difundidos eles são, De Anda diz, esses organismos podem estar desempenhando um papel anteriormente oculto, mas significativo no ciclo do carbono da Terra.

“É duplamente interessante – é um novo filo e um novo metabolismo”, diz Luke McKay, ecologista microbiano de ambientes extremos na Montana State University em Bozeman.

O fato de todo esse grupo ter permanecido sob o radar por tanto tempo, acrescenta, “é uma indicação de onde estamos no estado da microbiologia”.

Mas, acrescenta McKay, a descoberta também é um testemunho do poder da metagenômica, a técnica pela qual os pesquisadores podem separar meticulosamente genomas individuais de uma grande mistura de micróbios em uma determinada amostra de água ou sedimentos.

Graças a esta técnica, os pesquisadores estão identificando cada vez mais partes do misterioso mundo microbiano.

“Há tanta coisa por aí”, diz De Anda. E “cada vez que você sequencia mais DNA, começa a perceber que há mais lá fora que você não foi capaz de ver na primeira vez”.