Nova teoria sugere maneira engenhosa usada por micróbios e minerais oceânicos para oxigenar a Terra

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Créditos: Photographer HD / 500px / Getty Images.

Por Carly Cassella
Publicado na ScienceAlert

A maior parte da vida na Terra pode ser amplamente dividida em consumidores de oxigênio e produtores de oxigênio.

Esse delicado equilíbrio de doadores e receptores mantém a concentração de oxigênio na atmosfera do nosso planeta em torno de 21%. E, no entanto, nem sempre foi assim.

Nos primeiros bilhões de anos da existência da Terra, o oxigênio era relativamente escasso. Então, aparentemente do nada, o gás diatômico aumentou de repente.

Mais oxigênio estava sendo dado do que recebido, mas como e por que isso ocorreu?

Os cientistas debatem esses mistérios há anos, e pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) têm uma nova hipótese. Talvez alguns micróbios estivessem na linha entre produtores e consumidores de oxigênio.

Sabe-se que os micróbios das profundezas do oceano usam oxigênio para decompor a matéria orgânica. Mas e se outro micróbio estivesse abocanhando oxigênio do oceano antes que outros consumidores pudessem chegar até ele?

Teoricamente, se um micróbio oxidou apenas parcialmente a matéria orgânica, há uma boa chance de que as sobras se liguem quimicamente a minerais no sedimento oceânico.

Essa sedimentação de oxigênio impediria que o material orgânico fosse mais completamente oxidado enquanto era decomposto por micróbios mais vorazes. Como tal, o oxigênio teria uma chance de se acumular na água antes de vazar para a atmosfera. Então, o oceano pode absorvê-lo novamente, criando um ciclo de feedback positivo.

“Isso nos levou a perguntar, existe um metabolismo microbiano por aí que produz MOPO (matéria orgânica parcialmente oxidada)?”, relembrou o geobiólogo Gregory Fourier.

Como se vê, havia. Pesquisando a literatura científica, Fourier e seus colegas – Haitao Shang e Daniel Rothman – se depararam com um grupo bacteriano conhecido como SAR202.

Este grupo moderno de bactérias pode oxidar parcialmente a matéria orgânica nos oceanos profundos de hoje. Ele pode fazer isso através de uma enzima conhecida como monooxigenase de Baeyer-Villiger, ou MOBV.

Ao traçar a linhagem genética dessa enzima, os autores descobriram que ela existia entre os micróbios que evoluíram antes do grande evento de oxigenação.

Além disso, os picos de oxigênio da Terra primitiva parecem coincidir com a expansão desse gene. Em outras palavras, à medida que a capacidade de oxidar parcialmente o material orgânico se espalhou entre os micróbios, houve também um aumento nos níveis de oxigênio atmosférico.

O momento pode ser uma coincidência, ou pode implicar que micróbios com esses genes ajudaram a iniciar o grande evento de oxigenação.

À medida que o oxigênio se tornou mais disponível no ambiente, provavelmente sustentou a diversificação de metabolismos oxidativos semelhantes em outros micróbios.

“Isso pode parecer contraintuitivo: os processos metabólicos oxidativos, afinal, consomem O2”, escreveram os autores. “Um feedback positivo potencialmente importante, no entanto, está na interação de produtos metabólicos oxidados com minerais em ambientes sedimentares”.

A matéria orgânica parcialmente oxidada liga-se mais fortemente às superfícies minerais nos sedimentos oceânicos. Isso significa que as enzimas dos micróbios não podem alcançá-la tão facilmente.

O oxigênio sedimentado pode, portanto, persistir em grandes escalas de tempo geológicas, levando ao acúmulo de oxigênio nos oceanos e na atmosfera da Terra.

Em algum momento, esse ciclo de feedback positivo teria se equilibrado em 21% de oxigênio na atmosfera – provavelmente quando formas de vida suficientes evoluíram para começar a consumir o elemento.

A escala entre consumidores e produtores de oxigênio foi estabelecida desde então.

Outro estudo recente sustenta essa hipótese, sugerindo que a sedimentação de matéria orgânica em um ambiente com pouco oxigênio desempenhou um papel maior no grande evento de oxigenação da Terra do que pensávamos.

Em vez de bactérias fotossintetizantes oxigenar a atmosfera e depois o oceano, e se os minerais no oceano oxigenassem a atmosfera?

Mais pesquisas são necessárias para concretizar essas ideias, mas até agora, elas parecem possíveis explicações.

“Propor um novo método e mostrar evidências de sua plausibilidade é o primeiro passo, mas importante”, disse Fournier. “Identificamos isso como uma teoria digna de estudo”.

O estudo foi publicado na Nature Communications.