Tecnologia Científica

Bactérias com uma dieta de metal descoberta em copos sujos
O estudo também revela que as bactérias podem usar manganês para converter dióxido de carbono em biomassa, um processo chamado quimiossíntese.
Por Caltech - 16/07/2020


Nódulos de óxido de manganês gerados pelas bactérias descobertas pela equipe Caltech. Os nódulos geralmente têm cerca de 0,1 a 0,5 milímetros de diâmetro. As imagens estão digitalizando micrografias eletrônicas com colorização falsa. Crédito: Hang Yu / Caltech

Os microbiologistas da Caltech descobriram bactérias que se alimentam de manganês e usam o metal como fonte de calorias. Prevê-se que esses micróbios existissem há mais de um século, mas nenhum havia sido encontrado ou descrito até agora.

"Estas são as primeiras bactérias encontradas a usar manganês como fonte de combustível", diz Jared Leadbetter, professor de microbiologia ambiental da Caltech que, em colaboração com o estudioso de pós-doutorado Hang Yu, descreve os resultados na edição desta quinta-feira, 16, de julho da revista Nature . "Um aspecto maravilhoso dos micróbios na natureza é que eles podem metabolizar materiais aparentemente improváveis, como metais, produzindo energia útil para a célula".

O estudo também revela que as bactérias podem usar manganês para converter dióxido de carbono em biomassa, um processo chamado quimiossíntese. Anteriormente, os pesquisadores sabiam de bactérias e fungos que poderiam oxidar o manganês ou remover elétrons, mas eles especularam que micróbios ainda a serem identificados podem ser capazes de aproveitar o processo para impulsionar o crescimento.

A Leadbetter encontrou a bactéria por acaso após realizar experimentos não relacionados, usando uma forma leve e semelhante a giz de manganês. Ele havia deixado um pote de vidro com a substância embebida em água da torneira em sua pia do escritório Caltech antes de partir por vários meses para trabalhar fora do campus. Quando ele voltou, o frasco estava coberto com um material escuro.

"Pensei: 'O que é isso?'", Ele explica. "Comecei a me perguntar se os micróbios procurados poderiam ser responsáveis, então fizemos sistematicamente testes para descobrir isso".

"Essa descoberta de Jared e Hang preenche uma grande lacuna intelectual em nossa compreensão dos ciclos elementares da Terra e contribui para as diversas maneiras pelas quais o manganês , um metal de transição abstruso, mas comum, moldou a evolução da vida em nosso planeta",

Woodward Fischer, professor de geobiologia da Caltech

De fato, o revestimento preto era manganês oxidado gerado por bactérias recém-descobertas que provavelmente tinham vindo da própria água da torneira . "Há evidências de que parentes dessas criaturas residem nas águas subterrâneas, e uma porção da água potável de Pasadena é bombeada de aquíferos locais", diz ele.

O manganês é um dos elementos mais abundantes na superfície da terra. Os óxidos de manganês assumem a forma de uma substância escura e irregular e são de natureza comum; eles foram encontrados em depósitos subterrâneos e também podem se formar em sistemas de distribuição de água.

"Existe todo um conjunto de literatura de engenharia ambiental sobre sistemas de distribuição de água potável obstruídos por óxidos de manganês ", diz Leadbetter. "Mas como e por que motivo esse material é gerado, permanece um enigma. Claramente, muitos cientistas consideraram que as bactérias que usam manganês para energia podem ser responsáveis, mas as evidências que sustentam essa ideia não estavam disponíveis até agora".
 
A descoberta ajuda os pesquisadores a entender melhor a geoquímica das águas subterrâneas. Sabe-se que as bactérias podem degradar poluentes nas águas subterrâneas, um processo chamado biorremediação. Ao fazer isso, vários organismos-chave "reduzirão" o óxido de manganês, o que significa que eles doam elétrons, de maneira semelhante à maneira como os humanos usam oxigênio no ar. Os cientistas se perguntam de onde vem o óxido de manganês.

"As bactérias que descobrimos podem produzi-lo, portanto, elas desfrutam de um estilo de vida que também serve para fornecer aos outros micróbios o que eles precisam para realizar reações que consideramos benéficas e desejáveis", diz Leadbetter.

Os resultados da pesquisa também têm uma possível relevância para a compreensão de nódulos de manganês que pontilham grande parte do fundo do mar. Essas bolas metálicas redondas, que podem ser tão grandes quanto a toranja, eram conhecidas pelos pesquisadores marinhos desde os cruzeiros do HMS Challenger na década de 1870. Desde então, esses nódulos foram encontrados na linha de fundo de muitos oceanos da Terra. Nos últimos anos, as empresas de mineração planejam colher e explorar esses nódulos, porque metais raros são frequentemente encontrados concentrados neles.

Mas pouco se sabe sobre como os nódulos se formam em primeiro lugar. Yu e Leadbetter agora se perguntam se micróbios semelhantes ao que encontraram na água doce podem desempenhar um papel e planejam investigar mais profundamente o mistério. "Isso ressalta a necessidade de entender melhor os nódulos de manganês marinho antes de serem dizimados pela mineração", diz Yu.

"Essa descoberta de Jared e Hang preenche uma grande lacuna intelectual em nossa compreensão dos ciclos elementares da Terra e contribui para as diversas maneiras pelas quais o manganês , um metal de transição abstruso, mas comum, moldou a evolução da vida em nosso planeta", diz Woodward Fischer, professor de geobiologia da Caltech, que não estava envolvido no estudo.

 

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