Degelo do permafrost em Svalbard revela uma sucessão de micróbios no Árctico

O Árctico muitas vezes parece longínquo e imóvel. O gelo estende-se pelo terreno e o solo permanece gelado durante a maior parte do ano.

No entanto, por baixo dessa crosta congelada existe um sistema vivo que reage depressa quando o ambiente muda.

Um novo estudo realizado em Svalbard mostra que o degelo do solo não “acorda” tudo ao mesmo tempo. Em vez disso, a vida regressa por etapas: há micróbios que entram em acção de imediato e outros que aguardam o seu momento.

Solo congelado, vida escondida

No final de Março, uma equipa de investigadores perfurou o permafrost perto de Ny Ålesund, em Svalbard. Dali recolheram solo que tinha permanecido congelado durante anos.

Nesse material, comunidades microbianas ficaram imobilizadas e preservadas pelo frio.

Quando as amostras foram descongeladas no laboratório, não se observou um simples “voltar ao normal”. O que surgiu foi uma sucessão.

Micróbios diferentes activaram-se em momentos distintos. E alguns continuaram inactivos mesmo passados meses.

O aquecimento do Árctico acelera

O Árctico está a aquecer mais depressa do que a maioria das regiões do planeta - e Svalbard é um exemplo claro dessa tendência.

Com a subida das temperaturas, o terreno anteriormente rígido começa a ceder. A camada que descongela todos os verões torna-se cada vez mais profunda.

Isto é importante porque os solos do Árctico guardam enormes quantidades de carbono. Enquanto está congelado, esse carbono fica retido.

Quando o solo descongela, os micróbios conseguem degradar esse material e libertar gases como dióxido de carbono e metano.

Rastrear micróbios activos

Para perceber quais os micróbios realmente activos, os investigadores recorreram a uma abordagem engenhosa. Adicionaram água contendo uma forma mais pesada de oxigénio.

À medida que os micróbios cresciam e copiavam o seu ADN, incorporavam essa água mais pesada.

Desta forma, foi possível separar micróbios activos de micróbios inactivos. Ao analisar o ADN, a equipa conseguiu identificar com precisão quais os organismos que tinham crescido durante a experiência.

Libertação imediata de carbono

Os dados indicaram que a actividade começou quase de imediato. Em poucos dias, o solo descongelado já estava a libertar dióxido de carbono - sem qualquer período de latência.

O pico mais intenso dessa libertação ocorreu nas primeiras semanas. Depois disso, o ritmo abrandou. Isto sugere que o carbono mais facilmente disponível é consumido rapidamente pelos primeiros micróbios a responder.

Este resultado levanta preocupações: mesmo episódios curtos de aquecimento podem desencadear emissões de carbono a partir dos solos do Árctico.

Os micróbios iniciais dominam primeiro

Nem todos os micróbios reagiram em simultâneo. A fase inicial foi dominada por grupos de crescimento rápido, incluindo Actinobacteriota, Bacteroidota e Proteobacteria.

Estes micróbios são especializados em decompor matéria orgânica simples. Quando o solo descongela, aproveitam rapidamente o que fica acessível. Actuam depressa e tiram partido de recursos recentes.

Depois dessa primeira vaga, passou a activar-se um conjunto diferente de micróbios. Entre eles, grupos como Verrucomicrobiota e Planctomycetota.

Estes organismos têm crescimento mais lento. Lidam com compostos de carbono mais complexos, que permanecem após a fase inicial.

Assim, forma-se uma sequência nítida no ecossistema: um grupo prepara o terreno para o seguinte.

Micróbios tornam-se surpreendentemente activos

Um dos grupos destacou-se pelo comportamento. Os Bacteroidota eram, no início, uma fracção pequena da comunidade. Ainda assim, no fim da experiência, todas as espécies detectadas deste grupo tinham passado a estar activas.

Estes micróbios dispõem de ferramentas que lhes permitem degradar hidratos de carbono complexos. Conseguem deslocar-se sobre superfícies e localizar alimento com eficiência. Mesmo quando estão em minoria, têm um papel determinante.

O estudo revelou também um aspecto inesperado: alguns micróbios não se limitam a consumir matéria orgânica - consomem outros micróbios.

Grupos como Myxococcota e Bdellovibrionota comportam-se como predadores. Caçam, atacam e consomem outras células bacterianas. Estes predadores activaram-se durante o degelo.

O momento em que surgiram variou. Alguns apareceram cedo e outros só mais tarde. Isto aponta para uma rede alimentar em desenvolvimento, em que as populações de presas precisam primeiro de crescer para que os predadores prosperem.

Muitos micróbios permanecem inactivos

Apesar de toda esta actividade, uma parte grande da comunidade manteve-se dormente. Cerca de metade das espécies detectadas não mostrou qualquer crescimento.

Alguns grupos inteiros não responderam. E isso manteve-se verdadeiro mesmo sob condições diferentes. A temperatura, por si só, não foi suficiente para os activar.

Isto indica que existem outros factores a controlar a sua actividade. Podem precisar de nutrientes específicos ou de sinais que não estavam presentes na experiência.

“Descongelar os solos no Árctico não liga simplesmente a actividade microbiana”, disse o Dr. James Bradley, co-autor do estudo.

“Descobrimos que apenas uma parte da comunidade responde, e que essa resposta se desenvolve ao longo do tempo. Isto tem implicações importantes na forma como prevemos a libertação de carbono num Árctico em aquecimento.”

Consumidores de metano surgem mais tarde

Os investigadores não detectaram produção de metano nas amostras. Ainda assim, encontraram sinais de que micróbios consumidores de metano foram ficando activos com o passar do tempo.

Estes micróbios possuem um gene associado à oxidação do metano. No final da experiência, muitos deles tinham crescido, mesmo sem metano presente.

“Verificámos que alguns micróbios consumidores de metano só se tornam activos após períodos mais longos de degelo”, disse a Dra. Margaret Cramm, autora principal e Investigadora de Pós-Doutoramento no University College London.

“Isto sugere que o impacto dos solos do Árctico nos fluxos de gases com efeito de estufa pode aumentar ao longo do tempo, à medida que as épocas de degelo se prolongam.”

Estes organismos poderão alternar entre fontes de alimento. Mais tarde na época de degelo, podem ajudar a reduzir os níveis de metano.

Um degelo mais longo altera a dinâmica

À medida que o aquecimento do Árctico continua, as épocas de degelo estão a alongar-se. Isso dá mais tempo para que micróbios de crescimento tardio entrem em actividade.

Também permite que se formem interacções mais complexas. As relações entre predadores e presas tornam-se mais relevantes. E, com o tempo, aparecem mais tipos de metabolismo.

Muitos modelos climáticos não captam esta resposta em camadas. Em geral, esses modelos assumem uma reacção microbiana simples e uniforme.

Um núcleo de solo, um sistema complexo

Este estudo analisou apenas um único núcleo de solo. Ainda assim, expôs um sistema extremamente dinâmico. Os micróbios não funcionam como um bloco único: seguem uma sequência moldada por recursos, calendário e interacções.

Alguns agem rapidamente. Outros ficam à espera. Uns alimentam-se de matéria orgânica, enquanto outros se alimentam uns dos outros. E muitos permanecem inactivos, aguardando pelas condições certas.

Compreender esta complexidade é essencial. Estes micróbios influenciam a forma como o carbono circula entre a terra e a atmosfera. O seu comportamento tem um papel directo nos processos climáticos.

O solo congelado pode parecer parado. Mas, quando descongela, revela um sistema cheio de movimento, de ritmos e de mudança.