Segredo das diatomáceas: como algas marinhas usam bactérias para fixar nitrogênio

São PauloCientistas descobriram como as algas oceânicas obtêm o nitrogênio necessário para crescer. Pesquisadores do Instituto Max Planck, Instituto Alfred Wegener e Universidade de Viena encontraram que um tipo de alga chamado diatomáceas marinhas trabalha em conjunto com um tipo de bactéria. Essa colaboração fornece grande parte do nitrogênio em muitas áreas oceânicas.

Pontos Principais:

• Diatomáceas marinhas formam parcerias com bactérias Rhizobia fixadoras de nitrogênio.
• Essas bactérias são semelhantes às que auxiliam plantas leguminosas em terra.
• Essa colaboração é crucial para a fixação global de nitrogênio e absorção de dióxido de carbono.
• Essa descoberta pode abrir caminho para novas tecnologias agrícolas.

O nitrogênio é vital para todos os seres vivos. Ele ajuda no crescimento de culturas agrícolas e plantas marinhas, sendo estas responsáveis por metade do oxigênio mundial. No entanto, as plantas não conseguem utilizar o nitrogênio diretamente do ar. Culturas como soja e ervilha possuem bactérias chamadas Rhizobia, que convertem o nitrogênio em uma forma aproveitável pelas plantas. Isso torna as leguminosas fundamentais para a produção de alimentos. Até recentemente, os cientistas não compreendiam completamente como as plantas marinhas obtinham seu nitrogênio.

Em 2020, cientistas coletaram água do mar do Atlântico Norte tropical, uma região com alta fixação de nitrogênio marinho. Durante três anos, eles estudaram as amostras e descobriram fragmentos de genes relacionados com a enzima nitrogenase, responsável pela fixação de nitrogênio. Esses fragmentos não eram provenientes de cianobactérias, anteriormente consideradas as principais responsáveis por esse processo no oceano.

Os fragmentos foram identificados como provenientes de bactérias semelhantes às Rhizobia. A equipe montou seu genoma e nomeou a bactéria como Candidatus Tectiglobus diatomicola. Essa descoberta marcou a primeira parceria conhecida entre um diatomáceo e um fixador de nitrogênio não cianobacteriano.

Cientistas usaram uma sonda genética para marcar os Rhizobia e observá-los em seu ambiente natural. Eles encontraram grupos de quatro Rhizobia dentro das diatomáceas. As bactérias fornecem nitrogênio fixado para as diatomáceas e recebem carbono em troca. Elas produzem 100 vezes mais nitrogênio do que a diatomácea precisa para crescer.

A nova relação é comum no oceano, especialmente em regiões onde as cianobactérias fixadoras de nitrogênio não são frequentes. Esses pequenos organismos são fundamentais para a produtividade marinha e para a absorção de dióxido de carbono da atmosfera.

A descoberta abre novas possibilidades para a agricultura. Os Rhizobia marinhos têm características semelhantes às células fixadoras de nitrogênio encontradas nas cianobactérias primitivas. Isso indica que esses novos simbiontes e seus hospedeiros diatomáceos podem estar nos estágios iniciais de se tornarem um único organismo.

Cientistas acreditam que o pequeno tamanho e as características semelhantes a células dos Rhizobia marinhos os tornam bons candidatos para a criação de plantas fixadoras de nitrogênio. Isso pode transformar a agricultura. Pesquisadores continuarão estudando essa nova relação e buscando similaridades no oceano.

As instituições participantes deste estudo foram:

• Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha, Bremen, Alemanha
• Instituto Alfred Wegener – Centro Helmholtz de Pesquisa Polar e Marinha, Bremerhaven, Alemanha
• Universidade de Viena, Viena, Áustria