Aliados invisíveis: as bactérias simbióticas ajudam a limpar as águas residuais, mas há um senão
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Uma equipa internacional de investigadores liderada pelo Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha descobriu um mundo oculto de pequenas parcerias que prosperam em estações de tratamento de águas residuais em todo o mundo. Os aliados microscópicos - bactérias especializadas que vivem dentro de hospedeiros unicelulares - desempenham um papel surpreendente tanto na limpeza da água como na contribuição potencial para as emissões de gases com efeito de estufa.
O endossimbionte Candidatus Azoamicus mariagerensis e seu hospedeiro ciliado sob o microscópio de fluorescência. É visível o endossimbionte (corado a amarelo) e o hospedeiro ciliado (corado a roxo). O núcleo do ciliado é corado com um corante de ADN (a azul).
Linus Matz Zeller / Copyright: Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
O tratamento de águas residuais é essencial para proteger a saúde pública e o ambiente. Nas estações de tratamento de águas residuais, uma comunidade microbiana diversificada remove os poluentes das águas residuais agrícolas, industriais e domésticas. A maior parte da investigação tem-se centrado nas bactérias de vida livre que fazem parte desta comunidade, mas um novo estudo revela agora que as parcerias microbianas - bactérias que vivem dentro de outros micróbios - também estão muito difundidas e activas.
Micróbios em equipa
Há alguns anos, uma equipa de investigadores em torno de Jana Milucka do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen, Alemanha, descobriu simbiontes bacterianos peculiares que se associam a ciliados, organismos unicelulares que podem ser encontrados em todo o lado onde há água. Os simbiontes fornecem energia aos seus hospedeiros, tal como as mitocôndrias alimentam as nossas próprias células - uma associação até então sem precedentes. Os dados dos investigadores indicavam que estes organismos poderiam ser especialmente comuns nas águas residuais, pelo que a equipa decidiu investigar mais aprofundadamente esta questão.
Membros comuns do microbioma das águas residuais
Analisando dados de estações de tratamento de águas residuais de todo o mundo, os cientistas identificaram 14 novas espécies destas bactérias endossimbióticas. "Ao efetuar a desnitrificação, as bactérias contribuem para a remoção de nitratos, uma etapa fundamental no tratamento de águas residuais. Ao mesmo tempo, ajudam os seus hospedeiros a gerar energia, convertendo os nitratos nocivos em gás dinitrogénio", explica o primeiro autor Louison Nicolas-Asselineau. Os cientistas detectaram estas parcerias em cerca de metade das estações de tratamento de águas residuais, o que sugere que são uma parte comum, mas anteriormente ignorada, deste ecossistema. E podem ser ainda mais abundantes: "Vemos que o número de simbiontes flutua muito ao longo do tempo dentro de cada estação de tratamento de águas residuais, pelo que é possível que nos tenham escapado alguns".
Uma preocupação climática
Os endossimbiontes desnitrificantes, incluindo as espécies de águas residuais recentemente identificadas, codificam normalmente uma via de desnitrificação completa que lhes permite respirar nitrato até ao gás dinitrogénio (N2). Além disso, a maioria destes endossimbiontes também possui uma enzima chamada citocromo-cbb3 oxidase que lhes permite respirar oxigénio para além do nitrato.
No entanto, há uma espécie que se destaca: O Candidatus Azoamicus parvus não só não tem a capacidade de respirar oxigénio, como também é incapaz de decompor o óxido nitroso (N₂O), um intermediário do processo de desnitrificação. Em vez de converter o N2O no inofensivo N2, liberta este potente gás com efeito de estufa para a água circundante. O óxido nitroso é 300 vezes mais potente do que o CO₂, e sabe-se que o tratamento de águas residuais contribui para as emissões antropogénicas de N2O para a atmosfera.
Preocupantemente, esta espécie está disseminada em estações de tratamento de águas residuais a nível mundial. "Esta é a primeira vez que encontramos um endossimbionte desnitrificante que produz óxido nitroso e acontece que é o que está mais amplamente distribuído nas estações de tratamento de águas residuais", diz Jana Milucka, autora sénior do estudo.
Porque é que é importante
O tratamento de águas residuais é uma das maiores aplicações da microbiologia, essencial para a preservação dos ambientes naturais e para a saúde humana. As parcerias microbianas agora descritas na revista ISME Communications têm sido amplamente ignoradas. "Ficámos muito surpreendidos com o facto de as endossimbioses desnitrificantes serem tão abundantes e prevalecentes nas águas residuais, dadas as condições dinâmicas e as intensas pressões ecológicas nestes sistemas", afirma Nicolas-Asselineau. "O nosso estudo realça a necessidade de compreender melhor os microrganismos envolvidos nos processos das águas residuais, uma vez que podem ser a chave para melhorar o tratamento das águas residuais e reduzir o seu impacto ambiental."
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