Revelação das estratégias metabólicas de sobrevivência dos micróbios do solo
Os microrganismos do solo enfrentam frequentemente condições difíceis e instáveis – tanto em solos temperados como no deserto. Muita da diversidade microbiana do solo está contida em «bancos de sementes microbianas». Presume-se que, a cada momento, a maioria dos microrganismos existentes nesses bancos permaneça dormente, sendo diferentes membros ressuscitados caso haja uma mudança nas condições ambientais. O projeto DormantMicrobes (Revealing the function of dormant soil microorganisms and the cues for their awakening), apoiado pelo Conselho Europeu de Investigação, foi criado para explorar o modo como os microrganismos do solo estão preparados para a dormência na crosta do solo do deserto e em solos temperados e investigar algumas das pistas ambientais que podem levar à ressuscitação. «Antes, havia pouca informação sobre o rácio entre as células ativas e dormentes no solo, e muito menos ainda sobre as estratégias utilizadas para lidar com condições difíceis», explica a coordenadora do projeto, Dagmar Woebken, da Universidade de Viena.
Um leque de estratégias de sobrevivência
A equipa de Woebken tem vindo a trabalhar com microrganismos que habitam na crosta do solo no deserto de Negev utilizando dois métodos de ponta: NanoSIMS e meta-ómicas. A falta de água limita as atividades nas crostas do solo do deserto, pelo que o projeto explorou a reativação microbiana em laboratório emulando a chuva. Foi aplicado um métodos de determinação de isótopos estáveis utilizando «água pesada» – água que contém o isótopo raro deutério em vez de hidrogénio. As células que integram deutério, que funcionam como marcadores, foram seguidas para acompanhar a reativação ao longo do tempo ao nível unicelular utilizando NanoSIMS. «Os nossos dados confirmaram que algumas das células permanecem, de facto, dormentes, provavelmente como forma de proteção para a comunidade», afirma Woebken. Para revelar potenciais genes e vias essenciais para a dormência e a ressuscitação, foi também aplicada uma abordagem de meta-ómica para sequenciar o ADN e o ARNm dos microrganismos que habitam a crosta do solo. «Construímos genomas quase completos, revelando uma grande diversidade de microrganismos do solo previamente desconhecidos. Estes dados também revelaram uma grande variedade de estratégias utilizadas pelos micróbios para sobreviver em condições desfavoráveis», afirma Woebken. Estes mecanismos de sobrevivência incluíram a estratégia de «fome-fartura», em que os micróbios reagem a pulsos súbitos de água utilizando nutrientes orgânicos como fontes de energia ou gerando fases de descanso. Além disso, a produção de oxigénio reativo que, de outro modo, danifica o ADN e as proteínas pode ser reduzida. As células contêm enzimas que protegem ou reparam estes importantes componentes celulares. Uma estratégia particularmente interessante é a produção de energia através da captura de gases atmosféricos, como o hidrogénio. Partindo desta conclusão, a equipa detetou também captura de gases atmosféricos em solos temperados e identificou alguns táxones novos e ubíquos que exibem este potencial. «Descobrimos esta capacidade metabólica em micróbios do solo muito bem-sucedidos denominados acidobactérias», afirma Woebken. «Esta capacidade também ocorre amplamente noutros micróbios do solo, em solos completamente diferentes e com fatores de stresse diferentes, ilustrando a sua proeminência como estratégia de sobrevivência.» Os investigadores estão agora a dedicar os seus esforços a investigar se este é ou não o caso. As suas conclusões permitir-lhes-ão também determinar se os microrganismos em solos menos áridos estão tão equipados como os seus primos do deserto para aguentar a seca.
Garantir a biodiversidade
A maior prevalência de secas e a desertificação são apenas dois marcos do impacto que as alterações climáticas de origem humana está a exercer em muitos dos ecossistemas da Terra. «Uma melhor compreensão dos mecanismos que os microrganismos desenvolveram para sobreviver perante falta de água e para se reativarem rapidamente logo que esta fique disponível ajuda-nos a perceber o modo como a biodiversidade pode existir nestes ecossistemas. Estes conhecimentos podem contribuir para os futuros esforços de atenuação das alterações climáticas», conclui Woebken.
Keywords
DormantMicrobes, solo, micróbios, gás atmosférico, temperado, árido, hidrogénio, células dormentes, deserto, isótopo, deutério, estratégias de sobrevivência
