Bactérias comedoras de metal evasivas foram preditas há um século e agora foram descobertas em um acidente dentro de um laboratório.
Com informações do Science Alert.
(Hang Yu / Caltech)
Quando o microbiologista Jared Leadbeater voltou ao consultório pela primeira vez em meses após uma viagem de trabalho, ele encontrou algo estranho. Um composto de carbonato de manganês de cor creme (MnCO3), revestindo os vidros que ele deixou encharcados na pia, ficou escuro. Algo roubou alguns de seus elétrons.
“Eu 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 os íons de manganês perdem elétrons e sofrem uma reação chamada oxidação.
Mas algo devia estar iniciando a reação – um ladrão de elétrons.
“Comecei a me perguntar se os tão procurados micróbios poderiam ser os responsáveis”, explicou Leadbeater , “por isso realizamos testes sistematicamente para descobrir isso.”
Para verificar se isso estava realmente acontecendo devido a um processo biológico, Leadbeater e sua equipe revestiram mais frascos com MnCO3 e esterilizaram alguns deles usando vapor escaldante (MnCO3 é conhecido por ser estável nessas condições).
O composto de manganês naqueles não escureceu (mesmo um ano depois), mas os frascos que não foram esterilizados sim. Portanto, o ladrão de elétrons tinha que ser algo que pudesse ser destruído por vapor quente.
Então, os pesquisadores cultivaram o que estava nos potes. A análise de RNA revelou 70 espécies de bactérias, mas com mais testes a equipe conseguiu descartar algumas, até que restassem apenas dois possíveis culpados.
Eram bactérias Nitrospirae, geralmente em forma de crescente, e a betaproteobactéria em forma de bastonete. Parentes de ambas as espécies de bactérias vivem nas águas subterrâneas.
“Nós isolamos [a betaproteobacterium] de óxidos interrompidos como colônias únicas… mas esta espécie não oxida MnCO3 sozinha. Ou o Nitropirae é o único responsável pela oxidação de Mn (II) ou a atividade é associada”, disse a equipe em um novo estudo.
O roubo de elétrons pode ter sido um esforço de equipe, percebeu a equipe. 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 sua própria comida 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 do sol para transformar CO2 e água em açúcares e oxigênio durante a fotossíntese.
Esse processo é chamado de quimiossíntese e, embora seja conhecido por ocorrer com o uso de outros metais , é a primeira vez que vimos células fazerem uso de manganês dessa maneira.
“Estas são as primeiras bactérias a usar o manganês como fonte de combustível”, explicou Leadbetter, embora se previsse que esses micróbios existissem há mais de um século.
O manganês também é um nutriente essencial para nós. Nossos corpos o usam para coisas como processamento de gorduras e proteínas e formação de ossos, e nós o obtemos de alimentos como nozes, chás e folhas verdes.
Embora seja um dos elementos mais comuns na superfície do nosso planeta, muito sobre o manganês e seu ciclo na Terra permanece um mistério – incluindo sua estranha tendência de entupir canos de água.
“Existe todo um conjunto de literatura de engenharia ambiental sobre sistemas de distribuição de água potável que ficam entupidos por óxidos de manganês”, disse Leadbetter.
“Mas como e por que razão esse material é gerado permanece um enigma. Claramente, muitos cientistas consideram que as bactérias que usam o manganês como energia podem ser as responsáveis, mas as evidências que apoiam essa ideia 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 muito.
Os pesquisadores dizem que os tempos de duplicação das 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, então seu potencial para fazer o ciclo desse metal pela Terra pode ser vasto.
“Esta descoberta preenche uma grande lacuna intelectual em nossa compreensão dos ciclos elementares da Terra e adiciona as diversas maneiras pelas quais o manganês, um metal de transição obscuro, mas comum, moldou a evolução da vida em nosso planeta”, disse o geobiólogo da Caltech Woodward Fischer, que não estava envolvido com o estudo.
Esta pesquisa foi publicada na Nature.
