Se você retirar um núcleo de gelo das bordas externas da calota polar do Ártico, poderá avistar o que parece ser uma tênue linha de poeira. São diatomáceas – algas unicelulares com paredes externas feitas de vidro. Sua presença no gelo não é nova, mas como pareciam presas e adormecidas, poucos se deram ao trabalho de estudá-las.

Mas uma nova pesquisa de Stanford, publicada em 9 de setembro na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, revelou que as diatomáceas do Ártico não estão imóveis nem sepultadas. Elas não estão apenas sobrevivendo – estão entrando para o livro dos recordes.

"Isto não é criobiologia de filme dos anos 80. As diatomáceas são tão ativas quanto podemos imaginar até que as temperaturas caiam para -15 °C, o que é super surpreendente", disse Manu Prakash , professor associado de bioengenharia nas Escolas de Engenharia e Medicina e autor sênior do artigo.

Essa temperatura (5°F) é a mais baixa já registrada para o movimento de uma célula eucariótica — o tipo de célula complexa presente em plantas, animais, fungos e outros organismos, definida por ter um núcleo dentro de uma membrana.

"É possível ver as diatomáceas deslizando, como se estivessem patinando no gelo", disse a autora principal e bolsista de pós-doutorado de Stanford, Qing Zhang, que coletou as amostras durante uma expedição de pesquisa no Ártico. Ela e seus colegas demonstraram não apenas a mobilidade em temperaturas tão baixas, mas também que seu deslizamento – ou patinação – depende de uma combinação de muco e motores moleculares.

As diatomáceas apresentadas nesta pesquisa resultaram de uma expedição ártica de 45 dias no Mar de Chukchi a bordo do navio de pesquisa Sikuliaq , de propriedade da Fundação Nacional de Ciências e operado pela Universidade do Alasca Fairbanks . Pesquisadores do Laboratório Prakash e do laboratório de Kevin Arrigo , professor de ciência do sistema terrestre na Escola de Sustentabilidade Stanford Doerr , coletaram núcleos de gelo de 12 estações ao longo do verão de 2023. Usando uma variedade de microscópios a bordo que o Laboratório Prakash vem desenvolvendo há anos, a equipe conseguiu obter imagens do interior do gelo e documentar a vida secreta dessas incríveis diatomáceas árticas.

De volta ao laboratório, a equipe extraiu diatomáceas dos núcleos de gelo e recriou seus ambientes em uma placa de Petri contendo uma fina camada de água doce congelada e uma camada de água salgada muito fria. Quando o gelo se forma no Ártico, ele expulsa o sal, deixando gelo de água doce com pequenos canais microfluídicos – então, o laboratório também criou canais no gelo, usando seus próprios cabelos.

Mesmo quando as temperaturas de um microscópio especial abaixo de zero foram reduzidas para valores abaixo de zero, as diatomáceas deslizaram pelas rodovias do tamanho de fios. Experimentos posteriores, usando géis semeados com esferas fluorescentes, rastrearam seus movimentos como pegadas na areia.

O mais surpreendente é que as diatomáceas navegavam sem se mexer, se encolher ou usar qualquer apêndice. Em vez disso, praticavam a arte que muitas diatomáceas exibem: planar.

O mecanismo da corda de mucilagem depende da actina e da miosina – o mesmo sistema biológico que impulsiona os movimentos musculares humanos. Como esse mecanismo ainda funciona em condições abaixo de zero é agora uma questão-chave de pesquisa que o laboratório está investigando. Quando a equipe comparou diatomáceas do Ártico com parentes de clima temperado deslizando sobre vidro, as espécies polares se moviam muito mais rápido, sugerindo uma vantagem evolutiva.

O Laboratório Prakash aproveitou ao máximo seu tempo no Ártico e coletou uma abundância de dados sobre diversos projetos, além de diatomáceas. Isso inclui imagens de drones, tiradas sob o gelo, que demonstram vividamente o potencial deste trabalho.

“O Ártico é branco por cima, mas por baixo é verde – um verde absoluto devido à presença de algas”, disse Prakash. “De certa forma, isso nos faz perceber que não se trata apenas de uma coisinha minúscula, mas sim de uma parte significativa da cadeia alimentar e que controla o que acontece sob o gelo.”

Saber que as diatomáceas estão ativas levanta questões mais amplas sobre a adaptação a um ambiente polar em mudança. Poderiam elas estar transportando recursos através da teia alimentar do Ártico, nutrindo tudo, de peixes a ursos polares? Será que seus rastros de muco poderiam até mesmo semear nova formação de gelo, como pérolas se formam ao redor de grãos de areia?

Normalmente, Prakash não mostraria sua mão quando se trata desse tipo de ideia incipiente, mas os riscos desta vez são diferentes, disse ele.

“Muitos dos meus colegas me dizem que, nos próximos 25 a 30 anos, não haverá Ártico. Quando ecossistemas são perdidos, perdemos conhecimento sobre ramos inteiros da nossa árvore da vida”, disse ele, observando que os severos cortes orçamentários projetados para a Fundação Nacional de Ciências (National Science Foundation) devem reduzir o financiamento para pesquisa polar em 70% . “Sinto um senso de urgência em muitos desses sistemas, porque, no fim das contas, a infraestrutura e a capacidade de operação são cruciais para a descoberta.”