Com a elevação do nível do mar devido às mudanças climáticas, o avanço da água salgada provavelmente tornará os ambientes de água doce mais salgados. Em um novo estudo, pesquisadores do MIT demonstraram como esse aumento na salinidade pode afetar os ecossistemas microbianos encontrados em ambientes como rios e estuários.

Essas comunidades microbianas desempenham papéis importantes no ciclo do carbono e também ajudam a decompor matéria orgânica, como algas. A equipe do MIT descobriu que, quando os níveis de sal aumentam, essas populações perdem diversidade, pois cepas de crescimento mais rápido tendem a dominar a comunidade, mas mantêm sua taxa de crescimento geral.

“Em níveis de salinidade mais altos, ocorre perda de diversidade, o que, em última análise, não é bom para um ecossistema. Mas o que nos surpreendeu foi que, ao mesmo tempo, embora a diversidade diminua, o crescimento da comunidade e a produção de biomassa não são tão afetados”, afirma Jana Huisman, pós-doutoranda do MIT e principal autora do novo estudo.

Jeff Gore, professor de física do MIT, é o autor principal do artigo, publicado hoje na Nature Microbiology . Martina Dal Bello, ex-pós-doutoranda do MIT e atualmente professora assistente de ecologia e biologia evolutiva na Universidade de Yale, também é coautora do estudo.

Os micróbios que vivem em ambientes aquáticos são tipicamente adaptados para prosperar em água doce ou salgada, ou em algum ponto intermediário. Os micróbios que vivem em ambientes com maior concentração de sal possuem paredes celulares otimizadas para resistir à pressão osmótica e transportadores de membrana capazes de bombear íons de sódio para fora da célula.

Lagos e rios de água doce têm concentrações de sal em torno de 1 grama de sal por litro de água (g/L), enquanto os oceanos podem atingir 35 g/L. Com o aquecimento climático e a elevação do nível do mar, essas águas oceânicas podem infiltrar-se em estuários e outros corpos d'água interiores, aumentando sua salinidade.

“Quando se pensa em mudanças climáticas, pensa-se no aumento das temperaturas, o que é muito comum, mas também em muitos outros fatores de estresse ambiental que irão aumentar”, diz Huisman.

Huisman é da Holanda, um país com um extenso delta costeiro, e estava interessada em explorar como as mudanças na salinidade poderiam afetar os ecossistemas microbianos nesses habitats aquáticos. O novo estudo se baseia em trabalhos anteriores do laboratório de Gore, que mostraram que temperaturas mais altas da água do mar tendem a favorecer bactérias de crescimento mais lento. 

Para o novo estudo, os pesquisadores coletaram amostras de três ambientes aquáticos com diferentes níveis de salinidade: o rio Charles, próximo ao Pavilhão de Vela do MIT (4 g/L), o porto de Boston (30 g/L) e uma praia em Nahant, Massachusetts (35 g/L). Cada comunidade continha centenas de espécies de micróbios. Em seguida, os pesquisadores cultivaram cada população em três ambientes com diferentes níveis de salinidade: 16, 31 ou 46 g/L.

Ao longo de duas semanas, os pesquisadores mediram as taxas de crescimento das comunidades e descobriram que, no geral, cada comunidade manteve a mesma taxa de crescimento em cada uma das três concentrações. No entanto, nas comunidades expostas a ambientes com maior concentração de sal, a composição geral tornou-se menos diversificada. Estudos posteriores mostraram que essas comunidades tendiam a ser dominadas por espécies de crescimento mais rápido. 

“Observamos que as comunidades que foram propagadas em salinidade mais alta atingiram uma composição marcadamente diferente daquelas propagadas em salinidade mais baixa”, diz Huisman.

Para investigar se os resultados obtidos em laboratório poderiam corresponder ao que acontece em ecossistemas naturais, os pesquisadores analisaram dados genômicos disponíveis publicamente de micróbios encontrados em diferentes ecossistemas aquáticos, incluindo a Baía de Chesapeake, o Golfo do México e o Mar Báltico.

Nesta parte do estudo, os pesquisadores se concentraram em um marcador genético chamado número de cópias do gene 16S rRNA, que pode ser usado como um indicador da taxa máxima de crescimento que uma espécie pode atingir. Quanto mais cópias desse gene uma espécie possui, mais rápida é sua taxa de crescimento intrínseca.

Os pesquisadores descobriram que, nessas comunidades naturais, os ambientes com maior salinidade também tendiam a ser dominados por espécies de crescimento mais rápido.

Uma possível desvantagem dessa perda de diversidade é a redução da capacidade das populações microbianas de resistir a outros tipos de estresse ambiental, afirmam os pesquisadores.

Neste estudo, os pesquisadores não investigaram as funções das cepas bacterianas individuais que acabaram se tornando mais prevalentes. Algumas delas podem desempenhar funções benéficas, mas também é possível que algumas sejam cepas patogênicas.

“O fato de você querer ou não que espécies de crescimento mais rápido dominem o ambiente também pode estar relacionado à identidade dessas espécies. Isso é algo que tenho interesse em analisar no futuro”, diz Huisman. 

A pesquisa foi financiada por uma bolsa do Programa de Ciências da Fronteira Humana e pelo Prêmio Schmidt de Polímata Científico.