Os micro-organismos de áreas inundáveis e sua importância num mundo em constante mudança
19 de dezembro de 2022 | Tempo de leitura: 8 minutos
Por Júlia Brandão Gontijo
Quando somos desafiados a pensar na importância de áreas que sofrem influência sazonal de inundações, provavelmente o primeiro exemplo que nos vem em mente são os ciclos de inundações do rio Nilo, que permitiram que a grandiosa civilização egípcia se desenvolvesse em meio ao deserto. Nas estações de cheia, o rio depositava uma enorme quantidade de sedimentos nas áreas inundáveis, formando assim a região do Crescente Fértil e permitindo o estabelecimento da agricultura nesta civilização. Porém, um fato que nunca vemos citado nos livros é a importância dos micro-organismos para a ciclagem da matéria orgânica e liberação dos nutrientes nessas áreas. É fascinante imaginar o quanto esses seres tão pequenos foram essenciais para o desenvolvimento de uma civilização tão importante para a história da humanidade.
Pensando em uma escala global, os micro-organismos têm um papel fundamental para a ciclagem de nutrientes essenciais para a vida na Terra (por exemplo, carbono, nitrogênio, fósforo, enxofre, oxigênio, etc.), possibilitando assim a manutenção da vida como a conhecemos. Muitos micro-organismos também participam ativamente do equilíbrio dos gases de efeito estufa na atmosfera, como o gás carbônico (CO2) e o metano (CH₄, possuindo um poder de aquecimento até 25 vezes maior que o CO2), sendo que a produção e/ou consumo desses gases é parte essencial do metabolismo desses micro-organismos. Pensando em compreender essa dinâmica, nosso grupo de pesquisa do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP) buscou investigar a microbiota de outra região inundável muito importante para o planeta, a Bacia Amazônica, que possui um papel imensurável para o desenvolvimento de toda a região, seja social, econômica e ambiental. As extensas áreas inundáveis cobrem mais de 800.000 km2, segundo pesquisa de Laura Hess e colaboradores.
Margens do rio Tapajós na comunidade de Jamaraquá, Belterra-PA, Brasil. Foto: Júlia B. Gontijo.
As áreas inundáveis da região amazônica são conhecidas como grandes emissoras naturais de CH₄. Isso acontece devido ao ambiente anaeróbico (ausência de oxigênio) estabelecido em áreas alagadas, condição ideal para o metabolismo microbiano metanogênico (ou seja, produção de CH₄). Por outro lado, o metabolismo microbiano metanotrófico (isto é, associado ao consumo de CH₄) pode ocorrer tanto na presença quanto na ausência de oxigênio. Ambos os processos fazem parte da ciclagem da matéria orgânica dos sedimentos dos rios e são dependentes das condições ambientais. Neste contexto, um trabalho recente publicado pela cientista Dra. Luana Basso mostrou que a concentração de CH₄ varia consideravelmente ao longo da Bacia Amazônica.
Considerando que o equilíbrio de ambos os processos de metanogênese e metanotrofia resultam nos fluxos finais de CH₄ para a atmosfera, evidenciamos a importância de se estudar os micro-organismos e suas capacidades metabólicas. Portanto, o trabalho do nosso grupo de pesquisa publicado na revista Molecular Ecology descreveu a diversidade de micro-organismos metanogênicos e metanotróficos em áreas inundáveis da região de Santarém e Belterra, no estado do Pará. Neste trabalho, nós estudamos os micro-organismos das amostras de sedimentos de áreas localizadas nos rios Tapajós e Amazonas, investigando amostras de DNA coletadas nesses locais e buscando pistas de suas identidades. Nós verificamos que a diversidade desses grupos microbianos está diretamente relacionada com a composição química dos sedimentos. Além da alta diversidade de produtores de CH₄ já esperada para as áreas inundáveis, também identificamos uma alta diversidade de consumidores de CH4 que utilizam diferentes estratégias metabólicas para oxidar CH4. Também exploramos o potencial genômico de uma bactéria metanotrófica muito abundante nas áreas inundáveis da Amazônia, a Methylocystis sp., e os resultados foram publicados recentemente na revista Microorganisms. Nós encontramos diversas adaptações metabólicas que permitem a presença e atividade dessa bactéria nessas áreas.
Investigação de amostras de DNA de micro-organismos coletados nos rios Tapajós e Amazonas. Foto: Ana Vitória Reina.
Segundo o IPCC, diante de um cenário de mudanças climáticas, com previsões alarmantes de alteração nos padrões de chuva e de um aumento de temperatura de 2ºC na região amazônica, estima-se que as emissões de CH₄ aumentem ainda mais.
É importante pensar que o efeito estufa pode estimular as emissões de CH₄ e que o aumento do CH₄ na atmosfera estimula o efeito estufa. Portanto, mais do que conhecer as fontes de CH₄, é fundamental compreender os micro-organismos consumidores deste gás, que serão, potencialmente, um dos principais responsáveis por mitigar os efeitos causados pelo aumento de temperatura nas emissões naturais de CH₄ na região Amazônica.
E o que esperar para o futuro? Seja pela possibilidade do estabelecimento da agricultura numa área desértica, ou pela mitigação dos efeitos das mudanças climáticas, o entendimento do papel dos micro-organismos no ambiente ainda é incipiente. Graças às inovações tecnológicas de análises de DNA, a investigação da microbiota está cada vez mais acessível, possibilitando, dia após dia, ultrapassar a fronteira do conhecimento em microbiologia. Sendo assim, estamos cada vez mais perto de compreender e prever o funcionamento dos micro-organismos em diferentes cenários e como podemos utilizá-los como ferramenta para benefício do meio ambiente.
Ciência se faz com parceria
Este trabalho vem sendo desenvolvido no Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo (CENA/USP) em parceria com a Universidade Federal do Oeste do Pará (UFOPA) e Netherlands Institute of Ecology (NIOO/KNAW). O trabalho recebeu financiamento da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES, Código de Financiamento 001), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, (#133769/2015-1) e Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (#2018/14974-0 e 2019/25924-7). Este trabalho também faz parte do projeto temático FAPESP Dimensões US-BIOTA – São Paulo: Integrando as dimensões da biodiversidade microbiana ao longo de áreas de alteração do uso da terra em florestas tropicais (#2014/50320-4), coordenado pela Profa. Dra. Siu M. Tsai e Prof. Dr. Jorge L. M. Rodrigues.
Quer saber mais? Acesse os materiais abaixo!
Artigos científicos:
Basso et al. 2021. Amazon methane budget derived from multi-year airborne observations highlights regional variations in emissions. Communications Earth & Environment, 2(1), 1-13. (acesse aqui).
Dean et al. 2018. Methane feedbacks to the global climate system in a warmer world. Reviews of Geophysics, 56(1), 207-250. (acesse aqui).
Gontijo et al. 2021. Not just a methane source: Amazonian floodplain sediments harbour a high diversity of methanotrophs with different metabolic capabilities. Molecular ecology, 30(11), 2560-2572. (acesse aqui).
Gontijo et al. 2022. Insights into the Genomic Potential of a Methylocystis sp. from Amazonian Floodplain Sediments. Microorganisms, 10(9), 1747. (acesse aqui).
Hess et al. 2015. Wetlands of the lowland Amazon basin: Extent, vegetative cover, and dual-season inundated area as mapped with JERS-1 synthetic aperture radar. Wetlands, 35(4), 745-756. (acesse aqui).
Relatório:
IPCC, 2022. Sixth Assessment Report. Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. (acesse aqui).
Júlia Brandão Gontijo é engenheira agrônoma pela Universidade Federal de Viçosa (UFV-CAF). Também é mestre e doutoranda em Ciências pela Universidade de São Paulo (CENA/USP), ambos sob orientação da Profa. Dra. Siu M. Tsai. Atua principalmente nas áreas de Microbiologia Básica e Molecular, Ecologia Microbiana e Bioinformática. Durante o doutorado, realizou estágio sanduíche no Netherlands Institute of Ecology (Holanda), sob supervisão do Dr. Paul Bodelier. Veja mais na Plataforma Lattes, no Twitter e no ResearchGate.
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