Usando anos de dados coletados de habitats cobertos de gelo em todo o mundo, uma equipe da Montana State University descobriu novos insights sobre os processos que sustentam a vida microbiana sob mantos de gelo e geleiras e o papel que esses organismos desempenham na perpetuação da vida durante as eras do gelo , talvez, em ambientes aparentemente inóspitos em outros planetas.

O candidato ao doutorado Eric Dunham, do Departamento de Microbiologia e Imunologia da Faculdade de Agricultura da MSU, junto com o mentor Eric Boyd, publicou suas descobertas na revista Proceedings of the National Academy of Sciences esta semana. O trabalho examina as maneiras como a águae os micróbios interagem com o leito rochoso sob as geleiras, usando amostras de sedimentos retiradas de sa­tios glaciais no Canada¡ e na Isla¢ndia.

"Continuamos encontrando organismos nesses sistemas que eram sustentados por gás hidrogaªnio", disse Boyd sobre a inspiração para o projeto. "Inicialmente não fazia sentido, porque não poda­amos descobrir de onde vinha aquele gás hidrogaªnio sob essas geleiras."

Uma equipe de pesquisadores, incluindo Boyd, descobriu mais tarde que, por meio de uma sanãrie de processos fa­sicos e químicos , o gás hidrogaªnio éproduzido a  medida que o leito de rocha rico em sa­lica sob as geleiras étriturado em minaºsculaspartículas minerais pelo peso do gelo sobre ele. Quando essaspartículas minerais se combinam com a águado degelo glacial, elas liberam hidrogaªnio.

O que se tornou ainda mais fascinante para Boyd e Dunham foi que as comunidades microbianas sob as geleiras podiam combinar esse gás hidrogaªnio com dia³xido de carbono para gerar mais matéria orga¢nica, chamada biomassa, por meio de um processo chamado quimiossa­ntese. A quimiossa­ntese ésemelhante a como as plantas geram biomassa a partir do dia³xido de carbono por meio da fotossa­ntese, embora a quimiossa­ntese não exija a luz solar.

Para saber mais sobre o que esses micróbios quimiossintanãticos estavam fazendo, Dunham usou amostras de sedimentos das geleiras do Canada¡ e da Isla¢ndia. Ele cultivou amostras dos organismos vivos encontrados no sedimento em um laboratório, observando-os por vários meses para ver se continuariam a crescer no ambiente simulado.

"Os organismos em que esta¡vamos interessados ​​dependem do gás hidrogaªnio como alimento para crescer, e a maioria também são anaera³bios, o que significa que o oxigaªnio os matara¡", disse Dunham, que nasceu em Billings e estãoentrando no último semestre de seus estudos de doutorado. "Uma das etapas mais cra­ticas na preparação desses experimentos, e facilmente o elemento mais estressante, foi colocar essas amostras em garrafas e liberar todo o oxigaªnio o mais rápido possí­vel, de modo que não matei os organismos que estava tentando estudar. "

 

Ao longo de meses preparando e observando as culturas microbianas, Dunham descobriu que não são era possí­vel rastrear o crescimento das comunidades no ambiente de laboratório, mas também que o tipo de rocha subjacente a uma geleira influenciava a quantidade de gás hidrogaªnio produzido, o que por sua vez levou a  presença de comunidades microbianas mais adaptadas ao metabolismo do hidrogaªnio. Amostras retiradas da geleira Ka¶tluja¶kull na Isla¢ndia, que fica no topo da rocha basa¡ltica, produziram muito mais gás hidrogaªnio do que as amostras da geleira Robertson em Alberta, Canada¡, que tem rocha carbona¡tica abaixo dela.

Amedida que usam esse gás hidrogaªnio para gerar energia, disse Boyd, os micróbios também retiram dia³xido de carbono do ar para criar biomassa, replicar e crescer. Essa capacidade de "fixar" o carbono éum processo crítico de regulação do clima, outra semelhança com a fotossa­ntese nas plantas.

"Considerando que as geleiras e mantos de gelo cobrem cerca de 10% da massa terrestre hoje, e uma fração muito maior a s vezes no passado do planeta, as atividades microbianas, como as que Eric mediu, provavelmente tiveram um grande impacto no clima da Terra, ambos hoje e no passado ", disse Boyd. "Ha¡ um tempo que sabemos que microorganismos que vivem sob mantos de gelo ou geleiras podem fixar carbono, mas nunca entendemos como. O que o trabalho pioneiro de Eric mostra éque esses organismos não são apenas completamente autossustenta¡veis ​​no sentido de que podem gerar seu pra³prio carbono fixo, eles também não precisam da luz solar para fazaª-lo como o resto da biosfera com a qual estamos familiarizados. "

Olhando mais longe, em outros planetas em nosso sistema solar, Boyd observa que dois dos elementos cra­ticos que os cientistas procuram ao avaliar a habitabilidade são a águae uma fonte de energia. O conhecimento recente de que comunidades microbianas autossustenta¡veis podem florescer em ambientes gelados por meio da geração de gás hidrogaªnio éum passo crítico para a identificação de ambientes potencialmente habita¡veis ​​em outros planetas.

"Ha¡ muitas evidaªncias de gelo e geleiras em outros planetas", disse ele. "Eles são habita¡veis? Nãosabemos. Poderia haver micróbios vivendo sob mantos de gelo em planetas com leitos rochosos semelhantes aos que Eric estudou? Absolutamente. Nãohárazãopara pensar o contra¡rio."

Para Dunham, cuja pesquisa de graduação e pa³s-bacharelado se concentrava em ciências da saúde e virologia antes de mudar para a biogeoquímica, a parte mais gratificante da nova descoberta éexplorar como vários processos da Terra se encaixam e influenciam uns aos outros de maneiras que a comunidade cienta­fica estãoapenas comea§ando a desbloquear