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May 03, 2023

Vírus marinhos: atores submersos das mudanças climáticas

9 de junho de 2023 Este artigo

9 de junho de 2023

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pela Sociedade Americana de Microbiologia

Enquanto o mundo tem se concentrado fortemente nos atores habituais da mudança climática global, como combustíveis fósseis e desmatamento, um grupo de concorrentes improváveis ​​emergiu das profundezas do oceano – vírus marinhos. Essas entidades minúsculas, mas poderosas, agora estão roubando os holofotes enquanto os cientistas desvendam sua profunda influência no clima do nosso planeta.

Com um exército de cerca de 1.030 partículas de vírus, os vírus marinhos dominam a vasta extensão do oceano com sua surpreendente diversidade. Todos os organismos aquáticos são impactados por sua presença de uma forma ou de outra – sejam bactérias, algas, protistas ou peixes. O júri ainda não decidiu se o impacto líquido dos vírus marinhos nas mudanças climáticas é positivo ou negativo. No entanto, é difícil ignorar as evidências crescentes – os vírus marinhos possuem um poder transformador capaz de remodelar a própria estrutura do ecossistema marinho – e seu impacto nos ciclos biogeoquímicos é tudo menos sutil.

Bacteriófagos (ou simplesmente fagos) – vírus que infectam bactérias – são os vírus dominantes no oceano. Após a infecção, os fagos fazem com que seus infelizes hospedeiros bacterianos se abram por meio de um processo conhecido como lise viral, liberando assim nutrientes e matéria orgânica na água do mar circundante. Esse fenômeno, conhecido como desvio viral, desvia a biomassa microbiana de consumidores secundários na cadeia alimentar, como plâncton e peixes, para o pool de matéria orgânica dissolvida que é consumida principalmente por bactérias heterotróficas.

Quando as bactérias morrem e se decompõem, sua matéria orgânica tem o potencial de contribuir para o pool de matéria orgânica particulada (POM) ou matéria orgânica dissolvida (DOM). O POM consiste em estruturas complexas e não é facilmente decomposto por micróbios marinhos. Consequentemente, é frequentemente transportado para as partes mais profundas do oceano. No entanto, DOM é mais facilmente digerível por micróbios, tornando-se assim incorporado em sua biomassa. À medida que a biomassa microbiana no oceano se expande, ela se torna uma fonte de alimento para organismos em níveis tróficos superiores, incluindo o plâncton, que por sua vez serve de presa para os peixes.

Mas os fagos também podem se alimentar desses micróbios. Estima-se que os fagos matem cerca de 10 a 20% das bactérias heterotróficas e 5 a 10% das bactérias autotróficas no oceano diariamente, resultando em uma liberação significativa de carbono, nutrientes e outros oligoelementos na cadeia alimentar microbiana. A matéria orgânica dissolvida, por sua vez, desencadeia um banquete bacteriano à medida que os micróbios consomem avidamente os nutrientes e carbono recém-disponíveis, limitando seu fluxo através de níveis tróficos superiores. Assim, a lise viral promove a respiração bacteriana que retém o carbono nos oceanos em vez de liberá-los na atmosfera. Dessa forma, os fagos ajudam indiretamente a sequestrar aproximadamente 3 gigatoneladas de carbono por ano.

A lise viral também desempenha um papel crucial na liberação de outros nutrientes vitais na rede alimentar microbiana do oceano, como nitrogênio e fósforo, que são encapsulados nas células bacterianas na forma de ácidos nucléicos e aminoácidos. Esses compostos ricos em nutrientes estimulam o crescimento e as atividades metabólicas e servem como um recurso valioso para micróbios heterotróficos e autotróficos.

Os fagos também podem alterar o ciclo do carbono remodelando o metabolismo em cianobactérias, um dos principais atores na fixação global de CO2. Por exemplo, os pesquisadores descobriram que os cianófagos que infectam Synechococcus sp. alteram a fotossíntese do hospedeiro maximizando a produção de energia, mas inibindo a fixação de CO2. No entanto, as implicações mais amplas desse fenômeno no nível do ecossistema permanecem enigmáticas, apresentando uma área crucial para pesquisas futuras.