A maior parte da vida na Terra depende da energia do sol para sobreviver, mas o que acontece com os organismos nas profundezas do mar que vivem fora do alcance dos seus raios? Uma nova investigação sobre organismos unicelulares lança luz sobre as fontes de energia do mar profundo
Um novo estudo conduzido pelo Woods Hole Oceanographic Institution(WHOI), publicado no The ISME Journal, esclarece como uma espécie de foraminífero, organismos unicelulares encontrados em quase todos os habitats marinhos, prospera num ambiente escuro e sem oxigénio.
Para esta espécie de foraminífero, a resposta é a quimioautotrofia, um processo metabólico que utiliza fontes de energia inorgânicas, talvez sulfureto, para absorver carbono, permitindo-lhe sobreviver em ambientes sem oxigénio. A quimioautotrofia tem sido observada em Bactérias e Archaea, que são organismos microbianos sem um núcleo verdadeiro. No entanto, os foraminíferos são eucariotas, o que significa que têm um núcleo bem definido, que alberga o material genético de um organismo.
“Os animais, as plantas, as algas e os foraminíferos são todos eucariotas. Estávamos interessados em estudar este foraminífero porque se desenvolve num ambiente muito semelhante ao da Terra durante o Pré-Cambriano, uma época anterior à evolução dos animais”, explicou Fatma Gomaa, investigadora associada do Departamento de Geologia e Geofísica do WHOI. “Durante esse período, havia muito pouco ou nenhum oxigénio disponível nos oceanos e concentrações mais elevadas de compostos inorgânicos tóxicos; condições semelhantes a alguns ambientes modernos encontrados no fundo do mar, especialmente nos sedimentos. Compreender as fontes de energia e de carbono utilizadas por este foraminífero ajuda-nos a responder a questões sobre a forma como estas espécies se adaptam às alterações ambientais, enquanto faz avançar o nosso conhecimento sobre a evolução da vida eucariótica na Terra.”
Utilizando o veículo operado remotamente Hercules do navio de exploração E/V Nautilus, operado pelo Ocean Exploration Trust, a equipa recolheu sedimentos contendo foraminíferos a cerca de 570 metros (1.870 pés) abaixo da superfície do oceano, ao largo da costa da Califórnia. Em profundidade, a equipa utilizou dois métodos principais para conhecer as estratégias de vida dos foraminíferos. O primeiro incluiu a infusão de amostras com um conservante (visível com corante vermelho), preservando os foraminíferos in situ. Os investigadores avaliaram a utilização de diferentes vias metabólicas através de análises de expressão genética. Além disso, os investigadores utilizaram incubações in situ com um marcador isotópico de carbono, uma técnica que permite o rastreio de metabolitos marcados através de reações químicas. Estas incubações foram mantidas no fundo do mar durante cerca de 24 horas antes de serem recuperadas e subamostradas em luz vermelha.
“Quando analisámos as incubações do traçador no fundo do mar, pudemos ver que o traçador se deslocava da água e estava associado à biomassa dos foraminíferos. Isto deu-nos uma ideia de onde estes organismos estavam a obter o seu carbono”, disse Daniel Rogers, professor associado de química e chefe de departamento no StonehillCollege. “Era importante para nós fazer estas observações em profundidade, onde estes organismos estão no seu estado natural. Ao trazê-los para a superfície, expomo-los à luz, aumentamos a temperatura do seu ambiente e alteramos a quantidade de pressão a que estão sujeitos. Esta abordagem in situ dá-nos uma descrição mais exata da forma como estes organismos sobrevivem em ambientes tão adversos”.
Este estudo foi financiado pela NASA, que está interessada na possibilidade de vida noutros planetas e na forma como esta pode sobreviver. Embora as profundezas do mar não pudessem estar mais longe dos planetas extraterrestres, ambos os ambientes partilham semelhanças, tais como temperaturas frias, escuridão e, em muitos locais, ausência de oxigénio. Joan Bernhard, cientista sénior do Departamento de Geologia e Geofísica do WHOI e especialista em foraminíferos, estuda esta população de foraminíferos bentónicos há décadas para saber como é que estas criaturas fascinantes sobrevivem neste ambiente desafiante e como o fizeram ao longo de grande parte da história da Terra.
“Os foraminíferos são extremamente abundantes na Terra. A maioria tem apenas cerca de 300 microns de diâmetro, ou seja, é bastante pequena. Num volume tão pequeno como uma borracha de lápis, pode haver cerca de 500 desta espécie em particular neste habitat escuro, sem oxigénio e sulfídrico”. explicou Bernhard. “Esta espécie ocupa os cloroplastos de organismos não aparentados – organelos que realizam a fotossíntese se expostos à luz solar. Este processo chama-se cleptoplastia, em que um organismo rouba cloroplastos a outro tipo de organismo, apesar de estes foraminíferos nunca estarem expostos à luz solar. Sabemos que a cleptoplastia está a acontecer aqui, mas precisávamos de mais investigação para perceber porque é que este foraminífero é tão bem-sucedido no escuro, sem oxigénio”.
Além da sua capacidade de se desenvolverem num habitat que alguns consideram extremo, as conchas dos foraminíferos são também utilizadas em estudos sobre as alterações climáticas e na procura de reservas de hidrocarbonetos. “Temos registos fósseis de foraminíferos que datam de há mais de 500 milhões de anos, o que significa que temos um registo mais longo deste grupo do que da maior parte da vida na Terra”, continuou Bernhard. “Ao estudar estes fósseis, podemos ver como as suas conchas reagiram a mudanças no ambiente, como a temperatura, a salinidade, o pH ou o oxigénio. Ao estudar a geoquímica preservada nas suas conchas, os foraminíferos são excelentes ferramentas para mostrar a idade e o ambiente de um depósito geológico. Toda esta informação é essencial para a construção de registos climáticos precisos. O facto de uma espécie de foraminífero ser quimioautotrófica levanta questões sobre os seus registos geoquímicos e se os estamos a interpretar corretamente. Outras espécies de foraminíferos podem também ter este comportamento”.
Os investigadores também preservaram exemplares de duas outras espécies de foraminíferos e os resultados iniciais sugerem que estes tipos diferem biologicamente. Os cientistas estão atualmente a realizar análises comparáveis a estas outras espécies para identificar as suas fontes de energia e carbono.
Este artigo é uma parceria com o GreenOcean. www.greenocean.pt
