Estudo revela que microrganismos, uma vez infectados, abrigam novos genes para geração de metano.
Um estudo recente revela que os vírus que infectam micróbios contribuem para as alterações climáticas, desempenhando um papel fundamental na ciclagem do metano, um potente gás com efeito de estufa, através do ambiente.
Ao analisar quase 1.000 conjuntos de dados metagenômicos ADN dados de 15 habitats diferentes, desde vários lagos até ao interior do estômago de uma vaca, os investigadores descobriram que os vírus microbianos transportam elementos genéticos especiais para controlar os processos de metano, chamados genes metabólicos auxiliares (AMGs). Dependendo de onde os organismos vivem, o número destes genes pode variar, sugerindo que o impacto potencial dos vírus no ambiente também varia com base no seu habitat.
Esta descoberta acrescenta uma peça vital para uma melhor compreensão de como o metano interage e se move dentro de diferentes ecossistemas, disse ZhiPing Zhong, autor principal do estudo e pesquisador associado do Centro de Pesquisa Polar e Climática Byrd da Universidade Estadual de Ohio.
“É importante compreender como os microrganismos conduzem os processos de metano”, disse Zhong, também microbiologista cuja investigação examina como os micróbios evoluem em diversos ambientes. “As contribuições microbianas para os processos metabólicos do metano têm sido estudadas há décadas, mas a investigação no campo viral ainda é pouco investigada e queremos aprender mais.”
O estudo foi publicado na revista Comunicações da Natureza.
O papel dos vírus nas emissões de gases de efeito estufa
Os vírus ajudaram a promover todos os processos ecológicos, biogeoquímicos e evolutivos da Terra, mas só recentemente é que os cientistas começaram a explorar as suas ligações às alterações climáticas. Por exemplo, o metano é o segundo maior impulsionador das emissões de gases com efeito de estufa, depois do dióxido de carbono, mas é em grande parte produzido por organismos unicelulares chamados archaea.
“Os vírus são a entidade biológica mais abundante na Terra”, disse Matthew Sullivan, coautor do estudo e professor de microbiologia no Centro de Ciência do Microbioma do estado de Ohio. “Aqui, ampliamos o que sabemos sobre seus impactos, adicionando genes do ciclo do metano à longa lista de vírusgenes metabólicos codificados. Nossa equipe procurou responder quanto do ‘metabolismo microbiano’ os vírus estão realmente manipulando durante a infecção.”
Embora o papel vital que os micróbios desempenham na aceleração do aquecimento atmosférico seja agora bem reconhecido, pouco se sabe sobre como os genes relacionados com o metabolismo do metano, codificados pelos vírus que infectam estes micróbios, influenciam a sua produção de metano, disse Zhong. Resolver este mistério foi o que levou Zhong e seus colegas a passar quase uma década coletando e analisando amostras de DNA microbiano e viral de reservatórios microbianos únicos.
Um dos locais mais importantes que a equipa escolheu para estudar é o Lago Vrana, parte de uma reserva natural protegida na Croácia. Dentro do sedimento do lago rico em metano, os pesquisadores encontraram uma abundância de genes microbianos que afetam a produção e oxidação do metano. Além disso, eles descobriram diversas comunidades virais e 13 tipos de AMGs que ajudam a regular o metabolismo do seu hospedeiro. Apesar disso, não há nenhuma evidência de que esses vírus codifiquem diretamente os próprios genes do metabolismo do metano, sugerindo que o impacto potencial dos vírus na ciclagem do metano varia de acordo com o seu habitat, disse Zhong.
Pecuária e Impactos Ambientais
No geral, o estudo revelou que um número maior de AMGs do metabolismo do metano tem maior probabilidade de ser encontrado em ambientes associados ao hospedeiro, como o interior do estômago de uma vaca, enquanto menos desses genes foram encontrados em habitats ambientais, como em sedimentos de lagos. Uma vez que as vacas e outros animais também são responsáveis pela geração de cerca de 40% das emissões globais de metano, o seu trabalho sugere que a complexa relação entre os vírus, os seres vivos e o ambiente como um todo pode estar mais intrinsecamente ligada do que os cientistas pensavam.
“Estas descobertas sugerem que os impactos globais dos vírus são subestimados e merecem mais atenção”, disse Zhong.
Embora não esteja claro se as atividades humanas podem ter afetado a evolução destes vírus, a equipe espera que novos insights obtidos neste trabalho aumentem a conscientização sobre o poder dos agentes infecciosos em habitar toda a vida na Terra. Ainda assim, para continuar a aprender mais sobre os mecanismos internos destes vírus, serão necessárias mais experiências para compreender mais sobre as suas contribuições para o ciclo do metano da Terra, disse Zhong, especialmente à medida que os cientistas trabalham em formas de mitigar a emissão de metano provocada por micróbios.
“Este trabalho é um passo inicial para compreender os impactos virais das mudanças climáticas”, disse ele. 'Ainda temos muito mais para aprender.'
Este trabalho foi apoiado pela National Science Foundation, pela Croatian Science Foundation, pela Gordon and Betty Moore Foundation, pela Heising-Simons Foundation, pela União Europeia e pelo Departamento de Energia dos EUA. Os coautores incluem Jingjie Du, do estado de Ohio, bem como Stephan Kostlbacher e Petra Pjevac, da Universidade de Viena, e Sandi Orlić, do Instituto Ruđer Bošković.