As diatomáceas são minúsculas plantas unicelulares – não maiores do que meio milímetro – que habitam a superfície das águas dos oceanos do mundo onde a penetração da luz solar é abundante. Apesar de seu tamanho modesto, eles são um dos recursos mais poderosos do mundo para a remoção de dióxido de carbono (CO2) da atmosfera. Eles atualmente removem, ou “consertam”, 10-20 bilhões de toneladas métricas de CO2 a cada ano pelo processo de fotossíntese.
Mas não se sabe muito sobre quais mecanismos biológicos as diatomáceas usam e se esses processos podem se tornar menos eficazes com o aumento da acidez, das temperaturas do oceano e, em particular, das concentrações de CO2. Um novo estudo na Frontiers in Plant Science mostra que as diatomáceas usam predominantemente uma via para concentrar CO2 nas proximidades da enzima fixadora de carbono e que esta continua a operar mesmo em concentrações mais altas de CO2.
“Mostramos que as diatomáceas marinhas são superinteligentes na fixação de CO2 atmosférico, mesmo no nível atual de CO2 – e a variabilidade nos níveis de CO2 da água do mar na superfície não afetou a expressão gênica e a abundância das cinco enzimas principais usadas na fixação de carbono”, afirma o líder do grupo do estudo, Dr. Haimanti Biswas, do Instituto Nacional de Oceanografia-CSIR (Conselho de Pesquisa Científica e Industrial), da Índia. “Isso responde a uma questão chave sobre como as diatomáceas marinhas podem responder ao futuro aumento nos níveis de CO2 atmosférico.”
O reino vegetal desenvolveu uma ampla gama de mecanismos para concentrar CO2 do ar, ou água, e transformá-lo em carbono orgânico. Dessa forma, as plantas convertem CO2 em glicose e outros carboidratos, que usam como blocos de construção e armazenamento de energia. Mas esses diferentes mecanismos têm vários pontos fortes e fracos. Ironicamente, a única enzima fixadora de carbono, RuBisCO, é notoriamente ineficiente na fixação de CO2 e, portanto, as plantas precisam manter altos os níveis de CO2 nas proximidades dessa enzima.
Para entender melhor qual mecanismo as diatomáceas usam para concentrar CO2, Biswas e seus colaboradores, Drs Chris Bowler e Juan Jose Pierella Karluich do Institut de Biologie de I’Ecole Normale Supérieure, Paris, França, extraíram um conjunto de dados da expedição de pesquisa Tara Oceans . A expedição internacional de Tara coletou amostras de plâncton marinho de todo o mundo ao longo de vários anos (2009 a 2013). Estes incluíram mais de 200 metagenomas (que mostram a abundância dos genes responsáveis pelas cinco enzimas principais) e mais de 220 metatranscriptomas (mostrando a expressão dos genes para as cinco enzimas principais) de diatomáceas de diferentes classes de tamanho.
Biswas e seus colaboradores estavam particularmente interessados na frequência com que os genes de cinco enzimas fixadoras de carbono-chave estão presentes e se havia alguma diferença em sua abundância e níveis de expressão dependendo da localização e das condições. Em todas as amostras medidas, uma enzima era cerca de dez vezes mais abundante do que qualquer uma das outras enzimas. Essa enzima – chamada anidrase carbônica – é especialmente informativa porque também confirma que as diatomáceas estão bombeando ativamente o CO2 dissolvido dentro da célula, em oposição à transformação bioquímica do CO2 primeiro.
A equipe também observou diferentes padrões complexos de expressão do gene das enzimas-chave, que variava dependendo da latitude e da temperatura. Os pesquisadores esperam aprender mais usando novos conjuntos de dados de futuras expedições mais amplamente viajadas.
“Até agora, nosso estudo indica que, apesar da variabilidade nos níveis de CO2, esses minúsculos autótrofos são altamente eficientes na concentração de CO2 dentro da célula”, diz Biswas. “Essa é a razão provável para sua capacidade de consertar quase um quinto da fixação global de carbono na Terra.”
Publicado em 03/05/2021 09h53
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