Como um acidente evolutivo mudou a atmosfera da Terra
Um estudo recentemente publicado na Current Biology trouxe luz à excepcional eficiência fotossintética observada em certas espécies de fitoplâncton, um mistério de longa data para os cientistas. A pesquisa revelou que alguns fitoplânctons possuem uma membrana interna adicional contendo uma enzima chamada “bomba de prótons”, que aumenta significativamente sua capacidade de converter dióxido de carbono em outras substâncias. Essa modificação em uma única proteína contribui com aproximadamente 12% do oxigênio atmosférico da Terra e até 25% de todo o carbono fixado no oceano em todo esse tempo desde seu surgimento.
Curiosamente, essa inovação fotossintética parece ter evoluído por acaso a partir de uma proteína de membrana originalmente utilizada para a digestão nos ancestrais desses fitoplânctons. O estudo também apoia a teoria de que esses fitoplânctons surgiram de uma relação simbiótica entre um protozoário e uma alga vermelha resistente.
A característica única encontrada em certas classes de fitoplânctons – diatomáceas, dinoflagelados e coccolitóforos – é uma membrana adicional que envolve suas cloroplastos. Há sete anos, o microbiologista Daniel Yee, autor principal do estudo, notou essa membrana adicional enquanto estudava diatomáceas para sua tese de doutorado. Pesquisadores acreditavam que essa membrana era um remanescente de uma tentativa antiga e mal sucedida de digestão, quando um protozoário predador tentou consumir uma alga fotossintética unicelular, cerca de 200 milhões de anos atrás. Em vez de ser digerida, a alga sobreviveu e formou uma parceria simbiótica com o protozoário, levando eventualmente à evolução das diatomáceas, mantendo a membrana adicional.
Os cientistas já haviam hipotetizado que esse antigo vacúolo alimentar continha uma proteína de canal transmembrana chamada bomba de prótons, que desempenha diversas funções em organismos, como digestão, regulação da acidez do sangue e sinalização neuronal. O estudo confirmou a presença de uma bomba de prótons ativa e funcional (VHA) na membrana adicional que envolve os cloroplastos dos fitoplânctons. A bomba de prótons foi encontrada para potencializar a fotossíntese, concentrando o carbono próximo aos cloroplastos.
Inibir a bomba de prótons com um medicamento diminuiu significativamente a fixação de carbono e a produção de oxigênio nas células dos fitoplânctons. Os pesquisadores estimaram que esse aprimoramento proporcionado pela proteína de membrana VHA contribui com quase 12% do oxigênio atmosférico da Terra e entre 7% e 25% da fixação de carbono oceânico anualmente.
Essa descoberta tem implicações significativas para a compreensão dos efeitos das mudanças climáticas na fixação de carbono e na produção de oxigênio. Além disso, pode abrir caminho para explorar soluções de biotecnologia para aprimorar a sequestro de carbono e limitar as mudanças climáticas.
Daniel Yee, atualmente um pesquisador pós-doutorando no Laboratório de Fisiologia Celular e Vegetal do Centro Nacional de Pesquisa Científica da França em Grenoble, expressou orgulho na contribuição de sua equipe, mas reconheceu que ainda há muito a aprender sobre esse processo ecologicamente importante.
A história original foi publicada com permissão do Quanta Magazine, uma publicação independente da Simons Foundation que tem como objetivo aprimorar a compreensão pública da ciência, abrangendo os desenvolvimentos e tendências de pesquisas em matemática e nas ciências físicas e da vida. [Wired]
