Bactérias oxidantes de metano podem desempenhar um papel maior do que se pensava anteriormente na prevenção da liberação de metano prejudicial ao clima de lagos, relatam pesquisadores do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen, Alemanha, e o Swiss Eawag. Eles também mostram quem está por trás do processo e como ele funciona.
O metano é um potente gás de efeito estufa frequentemente produzido no mar e na água doce. Lagos em particular liberam grandes quantidades desse assassino climático. Felizmente, no entanto, existem micro-organismos que neutralizam isso: eles são capazes de utilizar o metano para crescer e gerar energia, evitando assim que ele seja liberado na atmosfera. Esses micro-organismos, conhecidos como metanotróficos, são, portanto, considerados um importante “filtro biológico de metano”.
Metanotrofos compreendem vários grupos de microrganismos, e muitas perguntas sobre seu modo de vida ainda precisam ser respondidas. Um estudo feito por pesquisadores do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen, Alemanha, e do Swiss Eawag, que agora foi publicado no periódico Nature Communications, mostra as habilidades surpreendentes de alguns desses organismos e seu papel anteriormente negligenciado para o nosso clima.
Microrganismos aeróbicos em águas livres de oxigênio
Para seu estudo, os pesquisadores em torno de Sina Schorn e Jana Milucka do Instituto Max Planck em Bremen viajaram para o Lago Zug na Suíça. Este lago tem quase 200 metros de profundidade e está permanentemente livre de oxigênio a partir de uma profundidade de cerca de 120 metros. No entanto, a água livre de oxigênio contém as chamadas bactérias aeróbicas oxidantes de metano (MOB para abreviar). Estas, como o próprio nome indica, são essencialmente dependentes de oxigênio. Se e como elas podem quebrar o metano na água livre de oxigênio não estava claro até agora.
A equipe de Milucka e Schorn decidiu, portanto, dar uma olhada mais de perto na atividade desses microrganismos. Para seu estudo, eles usaram moléculas de metano (CH4) que foram rotuladas com átomos de carbono “pesados” (13C em vez de 12C). Eles foram adicionados a amostras naturais de água de lago contendo os microrganismos habitantes. Posteriormente, os cientistas seguiram o caminho do carbono pesado em células individuais usando instrumentos especiais (conhecidos como NanoSIMS). Isso permitiu que eles observassem como as bactérias convertem o metano em dióxido de carbono, que também é um potente gás de efeito estufa, mas menos prejudicial ao clima do que o metano. Parte do carbono também foi incorporada diretamente nas células bacterianas. Isso revelou quais células na comunidade bacteriana estavam ativas e quais não estavam. Usando métodos modernos como metagenômica e metatranscriptômica, eles também investigaram quais vias metabólicas as bactérias usavam.
C) na biomassa de MOB como um sinal de sua atividade usando NanoSIMS. Quanto mais quente a cor, mais
“Nossos resultados mostram que MOB aeróbicos permanecem ativos também em água sem oxigênio”, diz Sina Schorn, que agora é pesquisadora na Universidade de Gotemburgo. “No entanto, isso se aplica apenas a um certo grupo de MOB, facilmente reconhecível por suas células distintivas em forma de bastonete. Para nossa surpresa, essas células eram igualmente ativas sob condições óxicas e anóxicas, ou seja, com e sem oxigênio. Assim, se medirmos taxas mais baixas de oxidação de metano em águas anóxicas, é provavelmente porque há menos dessas células especiais em forma de bastonete e não porque as bactérias são menos ativas.”
Versatilidade metabólica contra liberação de metano
Os pesquisadores do Max Planck encontraram outra surpresa quando olharam mais de perto as capacidades metabólicas desse grupo de bactérias. “Com base nos genes presentes, conseguimos determinar como as bactérias respondem quando o oxigênio se torna escasso”, explica Jana Milucka, chefe do Grupo de Pesquisa de Gases de Efeito Estufa do Instituto Max Planck em Bremen. “Encontramos genes que são usados para um tipo especial de fermentação baseada em metano.” Embora esse processo já tivesse sido demonstrado para culturas MOB em laboratório, ele ainda não havia sido estudado no ambiente. Os pesquisadores também descobriram vários genes para desnitrificação, o que provavelmente permite que as bactérias usem nitrato em vez de oxigênio para gerar energia.
O processo de fermentação, em particular, é interessante. “Se o MOB realizar a fermentação, eles provavelmente liberam substâncias que outras bactérias podem usar para o crescimento. Isso significa que o carbono contido no metano é retido no lago por um período de tempo mais longo e não atinge a atmosfera. Isso representa um sumidouro para o carbono do metano em ambientes anóxicos que normalmente não é contabilizado, o que precisaremos incluir em nossos cálculos futuros”, diz Milucka.
Redução significativa das emissões presentes e futuras de metano
Neste estudo, os pesquisadores de Bremen explicam quem decompõe o metano em habitats sem oxigênio e como essa degradação acontece. Eles mostram que bactérias oxidantes de metano são surpreendentemente importantes para manter a liberação de metano desses habitats para a atmosfera sob controle.
“O metano é um potente gás de efeito estufa que é responsável por cerca de um terço do atual aumento global da temperatura”, diz Schorn, explicando a importância dos resultados agora publicados. “A oxidação do metano por microrganismos é o único sumidouro biológico para o metano. Sua atividade é, portanto, crucial para controlar as emissões de metano na atmosfera e, portanto, para regular o clima global. Dado o aumento atual e previsto em condições anóxicas em lagos temperados, espera-se que a importância do MOB para a degradação do metano em lagos cresça. Nossos resultados sugerem que o MOB fará uma contribuição significativa para a mitigação de gases de efeito estufa e armazenamento de carbono no futuro.”
Shorn, S.; Graf, JS; Littmann, S.; Hach, PF; Lavik, G.; Speth, DR; Schubert, CJ; Kuypers, MMM; Milucka, J. (2024) Atividade persistente de bactérias aeróbicas oxidantes de metano em águas anóxicas de lagos devido à versatilidade metabólica, Comunicações da Natureza15(1), 5293 (14 pp.), doi: 10.1038/s41467'024 -49602-5 , Repositório Institucional
