Trichodesmium: Bactérias fertilizadoras dos oceanos trabalham juntas para se adaptar aos níveis de luz

Um dos tipos mais abundantes e importantes de bactéria fotossintética nos oceanos pode dever seu sucesso ao trabalho em equipe.

A bactéria, chamada tricodésmiopodem se unir ativamente para formar grandes agregados em resposta a mudanças nas condições ambientais, ou se separar, Ulrike Pfreundt na ETH Zurich na Suíça e seus colegas descobriram.

“Esse comportamento é possivelmente a chave para o porquê tricodésmio é tão abundante e tão bem-sucedida”, diz Pfreundt.

tricodésmio é um grupo de várias espécies de cianobactérias. Seus membros às vezes são chamados de serragem do mar, pois geralmente formam flores marrom-avermelhadas, que podem ter dado o nome ao Mar Vermelho.

Essas bactérias não apenas fornecem alimento para outros organismos, mas também transformam o nitrogênio da atmosfera em produtos químicos que outros organismos fotossintéticos podem usar. Eles fertilizam vastas áreas do oceano que, de outra forma, seriam muito pobres em nutrientes para qualquer coisa crescer, diz Pfreundt.

“É o fertilizante vivo para os oceanos, essencialmente”, diz ela. “Eles fornecem uma parte muito grande do nitrogênio que é fixado no oceano, e muitos outros organismos que sequestram CO2 dependem desse nitrogênio.”

tricodésmio cresce em filamentos semelhantes a pêlos de até várias centenas de células de comprimento. Os filamentos podem ser encontrados flutuando individualmente, mas também ocorrem frequentemente em colônias ou agregados, cada um contendo até várias centenas de filamentos.

Esses agregados podem ter 1 ou 2 milímetros de diâmetro, tornando-os visíveis a olho nu. Em alguns agregados, chamados puffs, os filamentos irradiam do centro como um pompom. Em outras, chamadas de tufos, os filamentos são paralelos como uma mecha de cabelo.

Os agregados demonstraram ajudar tricodésmio obter o ferro de que precisa de partículas de poeira. Mas como os agregados se formam tem sido um mistério, diz Pfreundt. Uma ideia é que os filamentos apenas se unem se esbarrarem uns nos outros, mas isso não explica sua aparência organizada. Outra é que eles crescem dessa maneira.

Enquanto cresce tricodésmio no laboratório para estudar seus genomas, Pfreundt notou que a aparência dos agregados podia mudar completamente durante o dia, fazendo-a suspeitar que um processo ativo estava envolvido. Ela e seus colegas já fizeram uma série de experimentos para confirmar isso e mostrar como isso acontece.

Os filamentos podem deslizar ao longo das superfícies e, quando dois filamentos entram em contato, podem começar a deslizar um ao longo do outro, como dois trens usando um ao outro como trilho. Se esse processo continuar indefinidamente, os filamentos deslizam completamente uns sobre os outros, diz Pfreundt. Então, quando as bactérias querem permanecer em agregados, elas ficam invertendo as direções.

Para tornar os agregados mais compactos, as inversões acontecem com mais frequência, mantendo sobreposições maiores dos filamentos, ela descobriu. Para afrouxá-los, as reversões acontecem com menos frequência.

Esse afrouxamento ou aperto de agregados pode acontecer em apenas alguns minutos em resposta à mudança nos níveis de luz, descobriu a equipe. Luz muito brilhante pode danificar o maquinário fotossintético, e agregados mais compactos reduzem os níveis de luz a que cada filamento é exposto.

No oceano, isso pode ajudar tricodésmio lidar com o sol saindo ou indo atrás das nuvens.

Pfreundt acha que esse afrouxamento ou aperto também ajuda os agregados a controlar sua flutuabilidade, permitindo que eles se movam para cima ou para baixo conforme necessário. tricodésmio é conhecido por se mover mais fundo para obter fosfato quando este nutriente se esgota na superfície.

“O mecanismo de reversão da tricodésmio – fazendo com que os agregados se soltem ou apertem para afetar sua densidade, flutuabilidade e aquisição de luz – pode muito bem ter contribuído para o sucesso da espécie”, diz Richard Kirbyum cientista independente e autor que estuda o plâncton.

Pfreundt e seus colegas também descobriram que as bolhas esféricas podem se formar a partir da fusão de tufos e vice-versa. Mas muitas perguntas permanecem sem resposta, como como os filamentos deslizam e como eles sabem quando inverter.

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