Sob uma extensão gelada no Alasca, minúsculos organismos sobrevivem em estado de dormência, testemunhas de épocas passadas quando os mamutes ainda percorriam a Terra. Seu despertar gradual, provocado pelo degelo dos solos árticos, pode modificar fundamentalmente o equilíbrio do nosso planeta.
Cientistas conseguiram reavivar essas comunidades microbianas antigas, algumas com mais de 40 mil anos de idade. Seus trabalhos revelam os mecanismos biológicos que são ativados quando o gelo dá lugar à água líquida. Essa ressurreição microbiana oferece uma janela única sobre os processos ecológicos suscetíveis de se amplificarem com o atual aquecimento global.
O despertar gradual dos micróbios ancestrais
A equipe de pesquisa coletou amostras de permafrost no túnel de Fox, no Alasca, uma instalação militar única que permite o acesso a camadas congeladas desde o Pleistoceno. As amostras, cuidadosamente transportadas para o laboratório, foram mantidas em condições anaeróbicas estritas para preservar sua integridade. Os cientistas então iniciaram um degelo controlado em diferentes temperaturas, simulando as condições de verão no Ártico.
Durante as primeiras semanas, a atividade microbiana permaneceu praticamente indetectável. A renovação celular mal atingia um centésimo de milésimo das células por dia, um ritmo extremamente lento comparado às linhagens modernas. Esse período de latência corresponderia a uma fase de reativação metabólica progressiva após milênios de dormência.
Foi somente após seis meses de incubação que as comunidades microbianas manifestaram uma atividade significativa. Algumas desenvolveram biofilmes visíveis a olho nu, estruturas protetoras que indicam uma reativação completa. A temperatura de incubação revelou-se menos determinante do que a duração da exposição a condições não congeladas para desencadear esse despertar.
As implicações para o ciclo do carbono
A atividade recuperada desses micro-organismos antigos influencia diretamente as emissões de gases de efeito estufa. Ao decompor a matéria orgânica preservada no permafrost, eles liberam dióxido de carbono e metano na atmosfera. Esse processo transforma os solos árticos, tradicionalmente sumidouros de carbono, em fontes potenciais de emissões. A quantidade de carbono armazenada nesses solos congelados é estimada em cerca de 1500 bilhões de toneladas, ou seja, quase o dobro do carbono presente na atmosfera.
A produção de metano, gás com poder de aquecimento trinta vezes superior ao CO2 em um século, ocorre particularmente em áreas saturadas de água. Os micróbios metanogênicos, pertencentes ao grupo das arqueias, prosperam nesses ambientes privados de oxigênio. Seu despertar pode amplificar consideravelmente o efeito estufa, criando um ciclo de retroalimentação positiva. Os modelos climáticos ainda têm dificuldade em quantificar precisamente essa contribuição biológica.
O intervalo observado entre o degelo e a atividade microbiana significativa oferece um alívio temporário, mas limitado. O prolongamento das estações quentes no Ártico reduz progressivamente a duração do congelamento, permitindo que as comunidades microbianas atinjam seu pleno potencial metabólico. Essa ativação progressiva explica porque as emissões observadas não seguem imediatamente os episódios de calor, mas se intensificam com a persistência das temperaturas positivas.
Para ir mais longe: Como os micróbios sobrevivem por tanto tempo?
Os micro-organismos crioconservados empregam diferentes estratégias para sobreviver a milênios de congelamento. Alguns entram em estado de dormência profunda, desacelerando seu metabolismo a níveis quase indetectáveis. Outros produzem compostos crioprotetores que preservam a integridade de suas estruturas celulares.
O congelamento natural no permafrost ocorre progressivamente, permitindo que as células se adaptem às mudanças osmóticas. A ausência de oxigênio nas camadas profundas também limita os danos oxidativos. Essas condições particulares explicam a sobrevivência excepcionalmente longa.
O processo de reativação requer uma reconstrução progressiva das funções celulares. As membranas devem recuperar sua fluidez, os ribossomos sua atividade e o metabolismo seu ritmo normal. Essa reinicialização explica o intervalo observado antes da retomada da atividade.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Journal of Geophysical Research: Biogeosciences