Quando o microbiologista Jared Leadbeater retornou ao seu escritório pela primeira vez em meses após uma viagem de trabalho, ele descobriu algo estranho. Um composto de carbonato de manganês de cor creme (MnCO3), revestindo as peças de vidro que ele deixara de molho na pia, ficou escuro. Algo havia roubado alguns de seus elétrons.
“Pensei: ‘O que é isso?'”, Disse Leadbeater, pesquisador do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). A substância escura era uma forma de óxido de manganês – um produto que se forma quando íons de manganês perdem elétrons e sofrem uma reação chamada oxidação.
Mas algo tinha que estar iniciando a reação – um ladrão de elétrons.
“Comecei a me perguntar se os micróbios há muito procurados poderiam ser responsáveis”, explicou Leadbeater, “então fizemos sistematicamente testes para descobrir isso”.
Para verificar se isso realmente estava acontecendo devido a um processo biológico, Leadbeater e sua equipe revestiram mais frascos com MnCO3 e esterilizaram alguns usando vapor abrasador (o MnCO3 é conhecido por ser estável nessas condições).
O composto de manganês não escureceu (nem um ano depois), mas os frascos que não haviam sido esterilizados sim. Portanto, o ladrão de elétrons tinha que ser algo que pudesse ser destruído pelo vapor quente.
Então, os pesquisadores cultivaram o que estava nos frascos. A análise do RNA revelou 70 espécies de bactérias, mas com mais testes a equipe conseguiu descartar algumas, até restarem apenas dois possíveis culpados.
Eles eram bactérias Nitrospirae, geralmente em forma de crescente, e a betaproteobactéria em forma de bastonete. Sabe-se que parentes de ambas as espécies de bactérias vivem nas águas subterrâneas.
“Isolamos [a betaproteobactéria] dos óxidos rompidos como colônias únicas … mas essa espécie não oxida o MnCO3 sozinho. Ou o Nitropirae é o único responsável pela oxidação do Mn (II) ou a atividade é consorciada”, escreve a equipe em um novo artigo. estude.
O roubo de elétrons pode ter sido um esforço de equipe, a equipe percebeu. Mas qual foi o motivo? Os pesquisadores tiveram suas suspeitas.
Eles usaram manganês marcado com carbono 13 em algumas de suas culturas e, com certeza, as bactérias incorporaram esses isótopos de carbono em seus corpos.
Isso confirmou que as bactérias suspeitas eram autotróficas – são capazes de produzir seus próprios alimentos usando uma fonte de energia.
As bactérias estavam usando a energia dos elétrons do manganês para transformar o CO2 em carbono utilizável, como as plantas usam a luz solar para transformar o CO2 e a água em açúcares e oxigênio durante a fotossíntese.
Esse processo é chamado quimiossíntese e, embora se saiba que ocorre usando outros metais, é a primeira vez que vimos células fazerem uso de manganês dessa maneira.
“Estas são as primeiras bactérias encontradas a usar manganês como fonte de combustível”, explicou Leadbetter, embora se previsse que esses micróbios existissem há mais de um século.
O manganês é um nutriente essencial para nós também. Nosso corpo o utiliza para coisas como processamento de gorduras, proteínas e formação óssea, e o obtemos de alimentos como nozes, chás e verduras.
Embora seja um dos elementos mais comuns na superfície do nosso planeta, muito sobre manganês e seu ciclo na Terra permanece um mistério – incluindo sua estranha tendência de entupir os canos de água.
“Existe todo um conjunto de literatura de engenharia ambiental sobre sistemas de distribuição de água potável obstruídos por óxidos de manganês”, disse 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 idéia não estavam disponíveis até agora”.
O óxido de manganês também aparece misteriosamente como nódulos em grande parte do fundo do mar, e o manganês está envolvido em muitos ciclos interconectados de elementos, incluindo carbono, nitrogênio, ferro e oxigênio.
Portanto, a existência de ladrões que roubam elétrons de manganês, como essas bactérias recém-descobertas, pode explicar muita coisa.
Os pesquisadores dizem que o tempo de duplicação de células da bactéria e as taxas de oxidação criariam óxidos de manganês em quantidades equivalentes às reservas globais em apenas dois anos.
Parentes próximos dessas espécies parecem estar presentes em muitos lugares; portanto, seu potencial para pedalar esse metal pela Terra pode ser vasto.
“Essa descoberta preenche uma grande lacuna intelectual em nossa compreensão dos ciclos elementares da Terra e aumenta as diversas maneiras pelas quais o manganês, um metal de transição abstrato, mas comum, moldou a evolução da vida em nosso planeta”, disse o geobiólogo da Caltech Woodward Fischer, que não esteve envolvido com o estudo.
Publicado em 17/07/2020 05h31
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