Células são descobertas produzindo “oxigênio negro”
Cientistas recentemente descobriram uma extensa biosfera subterrânea, escondida sob o solo e as rochas sob nossos pés. Este mundo oculto abriga uma biosfera que é quase o dobro do volume dos oceanos da Terra. Apesar de abrigar a maioria da massa microbiana do planeta, esses organismos subterrâneos permanecem pouco compreendidos. A suposição predominante tem sido a de que os ambientes subterrâneos carecem de oxigênio e são habitados exclusivamente por micróbios básicos que operam em um ritmo lento, sobrevivendo com nutrientes mínimos. Consequentemente, acredita-se que, à medida que os recursos fossem esgotados, as regiões subterrâneas se tornariam sem vida com o aumento da profundidade.
Um estudo inovador publicado na Nature Communications desafia essas suposições. Em Alberta, Canadá, abaixo dos campos de combustíveis fósseis, os pesquisadores encontraram micróbios abundantes em reservatórios de água subterrânea localizados a 200 metros abaixo da superfície. Descobriu-se que esses micróbios produzem quantidades substanciais de oxigênio mesmo sem exposição à luz. Os pesquisadores chamam a esse oxigênio de “oxigênio escuro” e sua produção foi comparada à escala de oxigênio gerado pela fotossíntese na Floresta Amazônica. A liberação desse oxigênio cria condições propícias para sustentar a vida dependente de oxigênio na água subterrânea e nas camadas circundantes.
Barbara Sherwood Lollar, uma geoquímica da Universidade de Toronto, classificou o estudo como significativo. Pesquisas anteriores haviam se concentrado principalmente em mecanismos para a geração de moléculas cruciais, como o hidrogênio, para a vida subterrânea. Moléculas contendo oxigênio eram frequentemente negligenciadas devido ao seu rápido consumo no ambiente subterrâneo. No entanto, este estudo conseguiu consolidar os diversos aspectos da microbiologia subterrânea.
A pesquisa se concentrou em aquíferos profundos em Alberta, conhecidos por seus ricos depósitos de areias betuminosas e hidrocarbonetos. Apesar de ser chamada de “o Texas do Canadá”, a microbiologia da água subterrânea da região não havia sido estudada sistematicamente. O projeto começou em 2015, quando Emil Ruff iniciou uma bolsa de pós-doutorado na Universidade de Calgary. O projeto, que envolveu a coleta de amostras de água subterrânea de 95 poços em Alberta, se transformou em um empreendimento de seis anos.
Por meio de microscopia básica, Ruff e sua equipe observaram um padrão intrigante nos números de células microbianas. Ao contrário da diminuição esperada nas células microbianas com a profundidade, como observado em levantamentos de sedimentos do fundo do mar, as águas subterrâneas mais profundas continham mais células. Análises adicionais identificaram arquéias metanogênicas e bactérias aeróbias na comunidade microbiana. Essas bactérias aeróbias eram intrigantes, pois requerem oxigênio para digerir o metano e outros compostos. Surpreendentemente, análises químicas revelaram uma quantidade significativa de oxigênio dissolvido nas amostras de água subterrânea a 200 metros de profundidade.
Inicialmente duvidando do teor de oxigênio devido a problemas com as amostras, Ruff conduziu vários testes que consistentemente indicaram a presença de oxigênio dissolvido. Isso levou à percepção de que uma descoberta inovadora estava no horizonte, desafiando as percepções existentes dos ecossistemas subterrâneos.
A fonte do oxigênio dissolvido foi debatida, com possibilidades incluindo plantas, micróbios ou processos geológicos. A espectrometria de massa, uma técnica que mede a massa de isótopos atômicos, indicou uma origem biológica devido à leveza dos átomos de oxigênio. A sequenciação do genoma da comunidade microbiana revelou caminhos bioquímicos provavelmente responsáveis pela produção de oxigênio. Essa pesquisa remeteu a uma descoberta feita por Marc Strous há mais de uma década, onde bactérias que se alimentam de metano criavam seu próprio oxigênio por meio de dismutação, um processo raramente observado na natureza.
A produção de oxigênio por dismutação, como observado em experimentos laboratoriais, pode potencialmente sustentar comunidades de micróbios aeróbios. Essa descoberta preenche uma lacuna significativa na compreensão da evolução da biosfera subterrânea e do movimento de compostos dentro do ambiente global. Além disso, a presença de oxigênio nas águas subterrâneas pode remodelar nossa compreensão da história e do futuro dos ecossistemas subterrâneos.
As implicações vão além da Terra, já que o conceito de produção de oxigênio impulsionado pela dismutação pode ser relevante para ambientes extraterrestres. O solo de Marte contém compostos de perclorato que micróbios terrestres podem converter em oxigênio. Da mesma forma, o oceano congelado de Europa, na lua de Júpiter, pode abrigar micróbios produtores de oxigênio na ausência de luz solar. A descoberta desafia o conhecimento existente sobre os requisitos da vida e destaca os mistérios ainda presentes nas maiores biosferas do nosso planeta. [Scientific American]
