Aquecimento dos oceanos ameaça microrganismo responsável por quase um terço do oxigénio da Terra.

A Terra não seria o planeta vibrante que conhecemos sem a fotossíntese, o processo que capta energia solar e sustenta grande parte das teias alimentares globais.

Entre plantas, algas e cianobactérias que desempenham esse papel, poucas se destacam como Prochlorococcus, frequentemente apontado como o organismo fotossintético mais abundante do planeta. Mesmo sendo minúsculo - até para uma cianobactéria - este micróbio marinho tem um impacto desproporcionado: está associado a cerca de um terço da produção de oxigénio da Terra e funciona como uma base essencial das teias alimentares oceânicas.

Um estudo recente, contudo, sugere que Prochlorococcus - e muitos dos organismos que dependem dele - poderá ser mais sensível ao aumento das temperaturas do oceano do que se pensava.

Prochlorococcus, cianobactérias e temperaturas do oceano

Prochlorococcus encontra-se distribuído por mais de 75% das águas superficiais iluminadas pelo Sol. É especialmente comum nos trópicos e em regiões subtropicais, onde se adaptou a condições quentes e pobres em nutrientes.

“Em mar aberto, nos trópicos, a água tem aquele azul brilhante e bonito porque há muito pouco nela, tirando o Prochlorococcus”, explica o autor principal, François Ribalet, oceanógrafo da Universidade de Washington.

Precisamente por preferir o calor, vários especialistas supuseram que este microrganismo poderia beneficiar do aquecimento contínuo do oceano, impulsionado pela queima de combustíveis fósseis e pela perda de sumidouros de carbono. O novo trabalho, porém, introduz uma nota de cautela: para Prochlorococcus, mais quente nem sempre significa melhor.

Os autores indicam que a faixa ideal situa-se entre 19 e 28 °C, e salientam que muitas águas tropicais e subtropicais deverão ultrapassar esse limite superior nos próximos 75 anos.

“Durante muito tempo, os cientistas acharam que Prochlorococcus ia prosperar no futuro, mas nas regiões mais quentes eles não estão a ir assim tão bem - e isso significa menos carbono, ou seja, menos alimento, para o resto da teia alimentar marinha”, afirma Ribalet.

Medir Prochlorococcus no oceano: citómetro de fluxo, laser e modelo estatístico

Grande parte do que se sabia sobre estes micróbios vinha de células cultivadas em laboratório. Para obter uma visão mais fiel, Ribalet e a sua equipa procuraram dados recolhidos diretamente de Prochlorococcus selvagem, no seu ambiente natural.

“Eu tinha perguntas muito básicas”, recorda. “Eles estão bem quando está quente? Ou não estão bem quando está quente?”

Para responder, os investigadores analisaram 800 mil milhões de células do tamanho de Prochlorococcus, registadas ao longo de 90 expedições científicas realizadas durante 13 anos.

As contagens e medições foram feitas com um citómetro de fluxo co-desenvolvido por Ribalet, concebido especificamente para detetar fitoplâncton extremamente pequeno, como Prochlorococcus. No equipamento a bordo, um laser caracterizava os microrganismos, e os resultados foram integrados num modelo estatístico baseado em métodos já estabelecidos para estimar o crescimento de Prochlorococcus, procurando causar o mínimo de perturbação possível às amostras.

O “ponto de exaustão”: acima de 30 °C o crescimento abranda drasticamente

As taxas de divisão celular variaram com a latitude. Segundo os autores, essa variação ficou mais associada às diferenças de temperatura da água do que a mudanças de luz solar ou disponibilidade de nutrientes.

Os micróbios apresentaram melhor desempenho em águas relativamente quentes, entre 19 e 28 °C, mas demonstraram uma fragilidade inesperada logo acima desse intervalo. Em águas com temperaturas superiores a cerca de 30 °C, a divisão celular tornou-se muito lenta, descendo para um terço da taxa observada no limite inferior da sua tolerância térmica.

“A temperatura a que eles entram em exaustão é muito mais baixa do que pensávamos”, diz Ribalet.

Este padrão é particularmente relevante porque os mares tropicais tendem a ser pobres em nutrientes: a água quente reforça a estratificação e limita a subida de nutrientes a partir de camadas mais profundas. Prochlorococcus e outras cianobactérias ajustaram-se a esse ambiente de várias formas, incluindo um tamanho reduzido e um genoma minimalista, “limpo” do que não é essencial.

No entanto, essa simplificação pode ter tido um custo. Ao longo da evolução, a perda de “bagagem” genética poderá ter eliminado genes antigos ligados a respostas ao stress, o que hoje pode reduzir a capacidade de resistência perante um aquecimento rápido do oceano.

Synechococcus pode ganhar terreno - mas o impacto nas teias alimentares é incerto

Se Prochlorococcus recuar nas zonas mais quentes, isso pode abrir espaço para Synechococcus, o outro grande grupo de cianobactérias que domina trópicos e subtropicais em conjunto com Prochlorococcus.

Synechococcus tolera águas mais quentes, mas exige mais nutrientes. Mesmo que venha a beneficiar de um eventual declínio de Prochlorococcus, permanece a dúvida sobre como essa mudança afetará as teias alimentares.

“Se Synechococcus assumir o controlo, não é garantido que outros organismos consigam interagir com ele da mesma forma que interagiram com Prochlorococcus durante milhões de anos”, alerta Ribalet.

Uma consequência adicional, muitas vezes subestimada, é que alterações na base microbiana do oceano podem repercutir-se na eficiência da transferência de energia ao longo da cadeia trófica - influenciando desde o zooplâncton até peixes de interesse comercial. Pequenas diferenças na qualidade e disponibilidade do alimento primário podem traduzir-se em mudanças na abundância e distribuição de espécies em níveis superiores.

Do ponto de vista do clima, variações na produtividade de Prochlorococcus também podem afetar o ciclo do carbono marinho. Mesmo quando não se traduzem diretamente em “mais” ou “menos” carbono armazenado em profundidade, mudanças na produção primária alteram o ritmo a que o carbono circula entre atmosfera e oceano, com impactos potenciais na química das águas superficiais.

Projeções: quebras de produtividade e deslocação para latitudes mais altas

O estudo estima que, até ao final deste século, a produtividade de Prochlorococcus poderá diminuir 17% nos trópicos num cenário de aquecimento moderado, e 51% num cenário de aquecimento mais severo. À escala global, a redução projetada é de 10% (aquecimento moderado) e de 37% (aquecimento mais extremo).

Ainda assim, Ribalet sublinha que a espécie não deverá desaparecer: “A sua distribuição geográfica vai expandir-se em direção aos polos, para norte e para sul. Eles não vão desaparecer, mas o habitat vai deslocar-se.”

Limitações do estudo e o que ainda pode mudar

Os autores reconhecem limitações importantes. A metodologia utilizada pode ocultar estirpes raras mais resistentes ao calor. Além disso, apesar de abranger várias regiões oceânicas, o conjunto de dados não inclui algumas áreas tropicais consideradas críticas.

“Esta é a explicação mais simples para os dados que temos agora”, afirma Ribalet. “Se surgirem novas evidências de estirpes tolerantes ao calor, ficaremos satisfeitos com essa descoberta. Seria um sinal de esperança para estes organismos essenciais.”

O estudo foi publicado na revista Microbiologia da Nature.