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E se não houvesse bactérias?

21 de fevereiro de 2015

E se não houvesse mais bactérias? Você já parou para pensar se as bactérias fizessem uma grande greve geral e parassem de trabalhar? Para começar, esta seria uma greve incrivelmente difícil de controlar, considerando que seriam 4-6×1030 pequeninos insurgentes, muito mais do que as 1024 estrelas no Universo!!!

Bom, mas o que aconteceria com o mundo além de você ficar sem iogurte, queijo e vinagre (produtos da atividade bacteriana) ou as inúmeras substâncias benéficas que estes organismos produzem1? Para começar, os efeitos seriam sentidos por você mesmo, pois o corpo humano tem 10 vezes mais bactérias do que células humanas2; a maioria delas é inofensiva e até essencial para a manutenção da saúde, produzindo vitaminas (para as quais não possuímos genes para a produção), auxiliando na digestão, na resposta imunológica e na produção de compostos anti-inflamatórios, por exemplo (veja mais em The Human Microbiome Project, http://www.hmpdacc.org/). De fato, tem sido descoberto nos últimos anos que até o fato de você ser magro ou obeso está fortemente relacionado aos tipos de bactérias que você carrega no corpo!

Bacterias em greve

Figura 1: E se as bactérias entrassem em greve? Modificado de: http://blogs.scientificamerican.com/molecules-to-medicine/tag/antibiotic-resistance/. Acesso: 20/02/2015.

Só com estes fatos já temos ideia do problemão que teríamos se essa greve acontecesse. Mas o fato é que o papel das bactérias é muito maior do que apenas isso. Na verdade toda a vida e a própria história da vida na Terra dependeu e depende da atuação destes micro-organismos. Você sabe por quê?

Para começar, a vida aeróbica não teria sido possível se as cianobactérias não tivessem surgido, pois elas foram responsáveis pelo aumento inicial de O2 atmosférico do planeta Terra há cerca de 2,3 bilhões de anos3. De fato, a fotossíntese oxigênica foi “inventada” por estes organismos, pois todas as plantas e algas eucarióticas possuem cloroplastos que, acredita-se, tenham sido cianobactérias englobadas por seres eucariontes e que passaram a viver em simbiose para depois tornarem-se parte das células. Esses organismos inclusive foram responsáveis por mudanças importantes no clima global, pois a atmosfera redutora (anaeróbica) primitiva da Terra era abundante em gás metano (CH4), o que causava um efeito estufa que impedia que a Terra congelasse; o aumento da concentração de oxigênio coincide precisamente com o primeiro evento bem documentado de glaciação da Terra. Atualmente, mesmo com a relativa estabilização da composição do ar atmosférico, as bactérias continuam atuando em diversos processos em menor escala; as cianobactérias são os maiores responsáveis pela fixação biológica do nitrogênio atmosférico nos oceanos, enquanto que as bactérias do gênero Rhizobium e actinobactérias são as principais fixadoras de nitrogênio nos solos em simbiose com plantas terrestres. Outro importante papel das bactérias é a oxidação do DMSP (dimetilsulfopropionato), produzido pelas algas marinhas, em DMP (dimetilsulfeto), cujos sub-produtos de degradação geram compostos formadores de nuvens, que por sua vez aumentam o albedo (reflexão da radiação para o espaço) e que tem como efeito geral uma redução na quantidade de luz do sol que chega à superfície do planeta, podendo haver consequente redução da temperatura  (leia mais sobre a hipótese CLAW em http://en.wikipedia.org/wiki/CLAW_hypothesis).

Embora seja difícil estabelecer uma ordem de importância para todos os papéis das bactérias, talvez o mais fundamental do ponto de vista ambiental, seja o de ciclagem de nutrientes através da decomposição e mineralização de matéria orgânica, uma vez que são responsáveis pela maior parte das respirações aeróbica e anaeróbica e regeneração de nutrientes no planeta. Desta forma, se elas parassem de atuar, uma enorme proporção da matéria no planeta iria se acumular na forma orgânica e os ciclos dos elementos seriam estagnados ou enormemente desacelerados, podendo afetar até a produção de alimentos. Além desse papel de decompositoras que por muitos anos foi o único atribuído às bactérias, elas ainda compõem um importante elo de transferência de matéria orgânica dissolvida e energia para níveis tróficos superiores (Figura 01), fazendo com que uma grande quantidade de organismos dependa delas direta ou indiretamente. Em comunidades de fontes hidrotermais das profundezas oceânicas, por exemplo, onde a luz do sol não chega e a fotossíntese é impossível, as bactérias são a base das cadeias tróficas realizando quimiossíntese através da simbiose com vermes poliquetas.

Alça Microbiana

Figura 2: A alça microbiana, conceito introduzido por Pomeroy (1974) e Azam et al. (1983) que diz que as bactérias, além de servirem de decompositoras nas terias tróficas clássicas (reciclando nutrientes para o fitoplâncton, que vai servir de alimento para o zooplâncton e este por sua vez seria predado por peixes, por exemplo), também servem de alimento para organismos microscópicos unicelulares como flagelados e ciliados, que por sua vez podem alimentar o zooplâncton. Desta forma, a matéria orgânica dissolvida (DOM) retorna para a cadeia alimentar sem precisar passar pela etapa de decomposição e mineralização. Fonte: modificado de Schulz, 2005. Disponível em: <http://www.esf.edu/efb/schulz/limnology/microbialloop.jpg&gt;. Acessado em: 21/06/06.

Desta forma, espero que neste ponto tenha conseguido convencê-los de que no mínimo a vida no planeta Terra seria profundamente alterada se não tivéssemos mais bactérias. Talvez a vida se adequasse, com outros organismos preenchendo os nichos (simplificadamente, termo ecológico para designar as funções ecológicas de organismos) deixados por elas, como a vida sempre faz. Mas o certo é que não, a vida não seria mais igual. Esses ínfimos seres foram protagonistas do desenvolvimento da história do planeta e continuam sendo essenciais à manutenção de toda a vida que ajudaram a criar.

Autor:

Ng Haig They (Pós-doutorando, Laboratório de Limnologia, DOL – UFRN)

Supervisão:

André M. Amado (UFRN/PPG Ecologia – DOL)

Notas:

1 – bactérias recombinantes ou geneticamente modificadas são utilizadas para a produção de várias substâncias de interesse médico, tais como insulina, hormônio de crescimento, vacinas e muitas outras (veja mais em: http://en.wikipedia.org/wiki/Genetically_modified_bacteria).

2 – Isso sem contar as milhares de mitocôndrias que temos em nossas células, que, acredita-se, foram originadas de uma bactéria ancestral que passou a viver em simbiose com uma célula eucariótica (Margulis, 1981).

3– Atualmente a maior parte do oxigênio que respiramos é produzido por microalgas eucarióticas nos oceanos. A fotossíntese terrestre é feita principalmente pelas plantas superiores e não por micro-organismos, mas tem pouco efeito sobre o O2 atmosférico, pois a produção de O2 é contrabalançada por processos de respiração (Kasting e Siefert, 2002).

Referências:

Azam F, Fenchel T, Field JG, Gray JS, Meyer-Reil LA, Thingstad F (1983)The role of water-colum microbes in the sea. Marine Ecology Progress Series 10:257-263.

European Space Agency (ESA). How many stars are there in the Universe? Disponível em: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Herschel/How_many_stars_are_there_in_the_Universe.

Garrison T (2010) Fundamentos de Oceanografia.4ª ed. Cengage Learning: São Paulo, 426 pp.

Kasting JF, Siefert JL (2002) Life and evolution of earth´s atmosphere. Science 296:1066-1068.

Margulis L (1981) Symbiosis in cell evolution: life and its environment on the early earth. NASA:Boston, 438 p.

Mylona P, Pawlowski K, Bisseling T (1995) Symbiotic nitrogen fixation. The Plant Cell 7:869-885.

Pomeroy LR (1974) The ocean’s food web, a changing paradigm. Bioscience 24(9):499-504.

Re L (2010) Obesity and the human microbiome. Current Opinion in Gastroenterology 26(1):5-11.

The Human Microbiome Project (2015). Disponível em: http://www.hmpdacc.org/. Acessado em 20/02/2015.

Whitman WB, Coleman DC, Wiebe WJ (1998) Prokaryotes: the unseen majority. PNAS 95(12):6578-6853.