Bactérias que "respiram" pedras e enxofre
Os micróbios eliminam o sulfureto tóxico e utilizam os minerais de ferro para o seu crescimento
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Uma equipa internacional de cientistas liderada pelos microbiologistas Marc Mussmann e Alexander Loy, da Universidade de Viena, descobriu um novo metabolismo microbiano: as chamadas bactérias MISO "catalisam" os minerais de ferro através da oxidação do sulfureto tóxico. Os investigadores descobriram que a reação entre o sulfureto de hidrogénio tóxico e os minerais de ferro sólidos não é apenas um processo químico, mas também um processo biológico ainda desconhecido, no qual os micróbios versáteis dos sedimentos marinhos e das zonas húmidas terrestres removem o sulfureto tóxico e utilizam-no para o seu crescimento. Estas bactérias poderiam, assim, impedir a propagação de "zonas mortas" sem oxigénio nas massas de água.
Exemplo de um habitat de bactérias MISO - zona húmida (foto de uma turfeira na Alemanha)
Alexander Loy
Os ciclos biogeoquímicos são processos em que elementos como o carbono, o azoto, o enxofre e o ferro são convertidos através de reacções de redução e oxidação (reacções redox) e circulam entre a atmosfera, a água, o solo, as rochas e os organismos vivos. Estes ciclos estão intimamente ligados ao clima da Terra, uma vez que regulam a formação de gases com efeito de estufa e influenciam o equilíbrio térmico do planeta.
Os microrganismos desempenham um papel central em quase todas as etapas destes processos redox, por exemplo, utilizando compostos de enxofre ou de ferro para a respiração - semelhante à forma como os seres humanos utilizam o oxigénio para metabolizar os alimentos. Em ambientes pobres em oxigénio, como os fundos marinhos ou as zonas húmidas, os compostos de enxofre e de ferro são particularmente importantes para a vida microbiana. O enxofre apresenta-se sob várias formas - como gás na atmosfera, como sulfato nos oceanos ou como componente de minerais nas rochas. Da mesma forma, o ferro pode alternar entre diferentes formas, dependendo da disponibilidade de oxigénio.
Quando os micróbios metabolizam compostos de enxofre, mudam frequentemente a forma do ferro ao mesmo tempo - e vice-versa. Este acoplamento dos ciclos do enxofre e do ferro tem implicações de grande alcance, uma vez que influencia a disponibilidade de nutrientes no ambiente, bem como a produção ou degradação de gases com efeito de estufa, como o dióxido de carbono ou o metano. A compreensão destes ciclos interligados é fundamental para prever a forma como os ecossistemas responderão à poluição, às alterações climáticas e a outros impactos humanos.
Os minerais de ferro "respiram" para desintoxicar o sulfureto
Micróbios especializados em ecossistemas sem oxigénio, como os sedimentos marinhos e as zonas húmidas, produzem sulfureto de hidrogénio - um gás sulfídrico tóxico com o cheiro caraterístico de ovos podres. A interação entre o sulfureto e os minerais de óxido férrico, como o ferro enferrujado, desempenha um papel fundamental no controlo das concentrações de sulfureto. A reação produz principalmente enxofre elementar e monossulfureto de ferro (FeS). O FeS é um mineral negro responsável, por exemplo, pela coloração escura dos sedimentos das praias em condições de baixo teor de oxigénio.
"Mostramos que esta reação redox relevante para o ambiente não ocorre apenas quimicamente", explica Alexander Loy, líder do grupo de investigação do CeMESS - Centro de Microbiologia e Ciência dos Sistemas Ambientais da Universidade de Viena: "Os microrganismos também podem utilizar a reação para o seu crescimento". O recém-descoberto metabolismo energético microbiano, abreviadamente designado por MISO, associa a redução do óxido de ferro (III) à oxidação do sulfureto. Em contraste com a reação química, o MISO produz sulfato diretamente, ignorando as etapas intermédias do ciclo do enxofre. As bactérias MISO removem o sulfureto tóxico e, assim, evitam possivelmente a propagação das chamadas "zonas mortas" nas massas de água; ao mesmo tempo, fixam CO2 para o seu crescimento - tal como as plantas", acrescenta o cientista sénior Marc Mussmann.
Um processo microbiano globalmente significativo que ultrapassa a química
Em experiências de crescimento com uma bactéria MISO cultivada, os investigadores conseguiram demonstrar que a reação biológica é mais rápida do que a reação química correspondente. Isto indica que os micróbios são os principais impulsionadores deste processo na natureza. "Várias bactérias e archaea têm a capacidade genética para a MISO", explica Song-Can Chen, autor principal do estudo, "e ocorrem numa variedade de ambientes naturais e artificiais". Nos sedimentos marinhos, a MISO pode ser responsável por até 7% da oxidação global do sulfureto em sulfato, alimentada pelo influxo significativo de ferro reativo dos rios e do degelo dos glaciares para os oceanos.
As descobertas da equipa da Universidade de Viena, que são apoiadas pelo Cluster de Excelência "Microbiomes drive Planetary Health" do Fundo Austríaco para a Ciência (FWF), revelam um mecanismo biológico anteriormente desconhecido que liga os ciclos do enxofre, do ferro e do carbono em ambientes sem oxigénio. "Esta descoberta demonstra de forma impressionante a versatilidade dos microrganismos e realça o seu papel essencial nos ciclos globais dos materiais", conclui Alexander Loy.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
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