Açúcares brilhantes mostram como os micróbios comem o carbono do oceano
Uma equipe de químicos, microbiologistas e ecologistas desenvolveu uma sonda molecular (uma molécula projetada para detectar proteínas ou o DNA de um organismo, por exemplo) que acende quando o açúcar é decomposto. Redação de diário JackOs investigadores descrevem como a descoberta lhes permite observar a microcompetição entre as algas e os micróbios que consomem os seus açúcares no oceano.
“Os açúcares são omnipresentes nos ecossistemas marinhos, mas ainda não está claro como os micróbios podem degradar todos eles”, diz Jan-Hendrik Hehmann do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha e do MARUM – Centro de Ciência Ambiental Marinha, ambos localizados em Bremen. “O novo estudo permite-nos ver isto acontecer ao vivo”, disse Peter Seeberger, do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces.
Açúcares e carbono oceânico
As algas absorvem dióxido de carbono e o convertem em oxigênio e matéria orgânica, com os açúcares desempenhando um papel importante no processo. No entanto, nem todo açúcar é facilmente digerido pelos micróbios. Alguns são tão complexos que apenas alguns micróbios conseguem decompô-los. Quando estes açúcares duros resistem à decomposição, o carbono neles contido afunda-se no fundo do oceano, onde permanece preso durante séculos até surgirem as enzimas certas. Determinar quais micróbios podem digerir açúcares específicos tem sido um desafio para os cientistas, especialmente em diversos ecossistemas marinhos.
Observando os açúcares brilharem
Para superar esse problema, a equipe usou a montagem automatizada de glicanos para criar um açúcar contendo dois corantes fluorescentes. Esses corantes interagem por meio de um processo denominado transferência de energia de ressonância de Förster (FRET), que atua em conjunto como um interruptor molecular. A sonda fica escura quando intacta, mas quando uma enzima quebra a estrutura do açúcar, ela emite luz. Isto permite aos cientistas ver precisamente onde e quando o açúcar se decompõe. Os pesquisadores testaram o estudo monitorando a renovação do α-manano, um polissacarídeo (uma longa cadeia de açúcar) encontrado na proliferação de algas. Funcionou de forma eficaz em ensaios enzimáticos purificados, extratos bacterianos, culturas de células vivas e até mesmo comunidades microbianas complexas.
“Esta pesquisa é um exemplo emocionante de colaboração interdisciplinar entre os Institutos Max Planck. Com os nossos glicanos libertados, temos agora uma nova ferramenta para investigar as interações fitoplâncton-bacterioplâncton no oceano”, diz Rudolf Amann do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha.
Revelando distorções ocultas
Ao permitir o monitoramento da renovação de α-manana, esta sonda de glicano abre novos caminhos para o estudo do metabolismo microbiano sem a necessidade de conhecimento genético prévio. Os pesquisadores agora podem caracterizar a degradação ativa in situ, mapear a progressão da degradação dos glicanos no espaço e no tempo e calcular taxas de rotatividade em comunidades complexas. A ferramenta abre caminho para insights mais profundos sobre o ciclo dos glicanos nos ecossistemas, desde a proliferação de algas marinhas até o intestino humano. Ao identificar quais os micróbios que são activados e em que condições, os cientistas podem ligar actividades enzimáticas específicas aos processos ecossistémicos e, em última análise, obter uma melhor compreensão do fluxo de carbono no oceano.
“Os açúcares são fundamentais para o ciclo do carbono nos oceanos”, conclui o primeiro autor, Conor Crawford, do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces. “Com este estudo FRET, podemos perguntar: quem come o quê, onde e quando?”
