Uma complexa molécula de carboidrato, essencial para o armazenamento de carbono no fundo do oceano, só é decomposta através de um esforço coordenado entre diferentes tipos de bactérias marinhas. A conclusão é de um novo estudo publicado na revista Nature, liderado por pesquisadores do MIT e da ETH Zurich, que desvenda um mecanismo fundamental do ciclo de carbono oceânico.

A molécula em questão, o fucoidano, produzido por algas marrons, é notoriamente resistente à degradação. Essa durabilidade permite que ela afunde, levando carbono consigo para as profundezas e o sequestrando por longos períodos. A pesquisa revela que a chave para sua quebra não está em um único organismo, mas em uma divisão de trabalho, onde cada bactéria se especializa em uma parte da tarefa. A leitura aqui é que a eficiência do 'motor' de carbono do oceano depende da diversidade e da colaboração no mundo microbiano.

Um quebra-cabeça de 453 peças

Para entender o processo, a equipe de pesquisa isolou uma comunidade bacteriana de amostras de água do mar. O que encontraram foi uma complexidade espantosa: mais de 453 genes diferentes, cada um responsável por uma enzima capaz de atuar sobre o fucoidano, distribuídos por oito cepas bacterianas. Sozinha, nenhuma delas conseguia decompor a molécula por completo.

O estudo, no entanto, revelou um padrão claro por trás dessa complexidade. A atividade genética poderia ser reduzida a duas funções principais. Algumas cepas de bactérias se especializavam em degradar a “espinha dorsal” da molécula, rica em um açúcar chamado fucose, enquanto outras focavam em remover as ramificações laterais. Quando combinadas, a degradação não era meramente somada; ela se tornava sinérgica, superando em muito o que a atividade individual das bactérias poderia prever.

Da complexidade à previsibilidade

O resultado mais surpreendente foi que essa divisão de trabalho tornou o sistema muito mais previsível. Os pesquisadores desenvolveram um modelo simples que classificava a atividade bacteriana em apenas duas categorias. Esse modelo, treinado com dados de pequenas comunidades de até três cepas, foi capaz de prever com precisão a degradação em comunidades muito maiores, com até sete cepas.

As implicações são duplas. Primeiro, para a ciência climática, o estudo propõe o conceito de “degradação limitada pela diversidade”: a ausência da combinação certa de especialistas bacterianos permite que o carbono permaneça armazenado por mais tempo. Segundo, para a biotecnologia, a lição é clara. Em vez de tentar projetar um único “supermicróbio” para digerir biomassa complexa, uma abordagem mais promissora pode ser a criação de equipes de micróbios com especialidades complementares.

O trabalho deixa uma questão fundamental em aberto: se o fucoidano é tão abundante, por que nenhuma bactéria evoluiu para consumi-lo por inteiro? Os pesquisadores sugerem que a resposta pode residir na própria organização da vida na Terra, que parece favorecer a distribuição de funções bioquímicas entre muitos organismos em vez de concentrá-las em poucos. Explicar esse fenômeno, segundo os autores, é uma das fronteiras das ciências da vida.

Com reportagem de Brazil Valley

Source · MIT News