O que vive no fundo do oceano?

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Chauliodus sloani, o peixe-víbora. Uma das muitas espécies que habitam zonas abissais no fundo do oceano, o ecossistema menos explorado do planeta. Crédito: Francesco Costa/Wikimedia Commons

Novo sequenciamento de amostras de DNA do fundo do oceano cria o maior banco de dados da vida marinha eucariota oceânica, e revela sua enorme biodiversidade.

Um grupo internacional de pesquisadores criou a primeira análise unificada da biodiversidade do oceano, que abrange a vida nas três dimensões, da superfície até os leitos abissais. A pesquisa forneceu mais detalhes nos mecanismos de sequestro de carbono do oceano, além de enfatizar a enorme biodiversidade eucariota do leito oceânico — que chega a três vezes os níveis superiores.

Para atingir esta análise, publicada no periódico Science Advances, os pesquisadores coletaram centenas de amostras de sedimentos do oceano profundo em todas as principais bacias oceânicas do planeta. Em seguida, as amostras foram analisadas em busca de material genético de seres eucariotas, que, ao ser encontrado, foi sequenciado e estudado pelo grupo. 

Com este procedimento, o grupo pôde analisar os seres que vivem junto ao sedimento — chamados de bentos — grupo muito pouco estudado devido às dificuldades relacionadas à pressão, especialmente em zonas abissais, de maiores profundidades. Mas, ao mesmo tempo, também pôde estudar DNA de todos os outros níveis acima, pois seus restos mortais tendem a afundar no oceano, se depositando junto aos sedimentos. 

Essa rica coleta de amostras foi comparada com informações prévias de plânctons das colunas iluminadas e escuras do oceano, provenientes de um banco de dados de escala global

Essas ricas amostras foram comparadas com um banco de dados prévio que reunia informações de plânctons da coluna iluminada e escura do oceano em escala global, obtidas pelas expedições Tara Oceans e Malaspina. 

Quinze expedições internacionais permitiram a coleta dos exemplares de sedimentos abissais. Crédito: © Andreas Worden

“Com quase 1.700 amostras e 2 bilhões sequências de DNA da superfície até o leito do fundo do oceano de todo o mundo, a genética ambiental de alto rendimento expande em muito a nossa capacidade de estudar e entender a biodiversidade do fundo do oceano, sua conexão com as massas de água acima e com o ciclo global do carbono”, afirma Tristan Cordier, principal autor do estudo. Ele é pesquisador no Centro Norueguês de Pesquisa (NORCE) e no Centro Bjerknes para Pesquisa Climática (Noruega).

A diversidade no fundo do mar

Ao comparar o DNA dos sedimentos com amostras da zona pelágica — acima do leito, com seres que não dependem dele para sobreviver —, os pesquisadores diferenciaram o material biológico de seres bentônicos daquele que afundou de níveis superiores. Isso, por sua vez, revelou a real biodiversidade escondida nas profundezas: cerca de três vezes maior do que acima, e, talvez mais importante, muitas das amostras genéticas não se encaixavam em nenhum dos grupos taxonômicos conhecidos — indicando diferentes radicais, e não variações pequenas entre espécies próximas. 

“Nós comparamos nossas sequências de DNA de bentônicos do fundo do oceano com todas as sequências de referência disponíveis para eucariontes conhecidos”, explica Jan Pawlowski. Ele é professor no Departamento de Genética e Evolução na Universidade de Genebra. “Nossos dados indicam que quase dois terços dessa diversidade bentônica não pode ser atribuída a nenhum grupo conhecido”.

Bombeamento biológico

As análises de DNA também mostraram uma grande quantidade de plânctons de profundidades superiores entre os sedimentos. Este dado ajudou a confirmar o papel essencial da vida marinha no sequestro de carbono da atmosfera, através do “bombeamento biológico”. 

Neste processo, seres marinhos (geralmente microscópicos), realizam fotossíntese ou outras reações bioquímicas que consomem o dióxido de carbono dissolvido no oceano e fixam seu carbono em moléculas orgânicas. Quanto mais consomem, mais gás da atmosfera é dissolvido no oceano, ocupando seu lugar. Quando esses seres morrem ou descartam parte desse material (excrementos, trocas de carapaça, etc.), o carbono fixado nas estruturas afunda para o leito do oceano, onde se acumula ou é reciclado pelos bentônicos.

Esse efeito é extremamente importante para o sustento das cadeias alimentares em diferentes profundidades do oceano, mas também para controle climático do planeta. Ao sequestrar grandes quantidades de carbono da atmosfera, ele ajuda a compensar por variações nas emissões de dióxido de carbono — ainda que não seja suficiente para conter as mudanças climáticas antropogênicas. 

“Pela primeira vez, podemos entender quais membros das comunidades de plânctons contribuem mais para o bombeamento biológico, possivelmente o processo ambiental mais fundamental no oceano”, afirma Colomban de Vargas, pesquisador no Centro Nacional de Sequenciamento (CNRS, França).

O passado e futuro no fundo do oceano

Ao mesmo tempo que os dados disponibilizam um quadro geral do oceano no presente, eles também podem contribuir para remontar o passado desses ecossistemas, a partir do material biológico de seres de outras épocas que afundou até os sedimentos. Os pesquisadores planejam utilizar desse vislumbre no passado para estudar os efeitos das mudanças climáticas no oceano, de forma que fiquemos mais preparados para lidar com elas no futuro.

“Os dados tratam-se não só de questões em escala global sobre biodiversidade, biogeografia e conectividade entre eucariotas marinhos, mas pode servir também como uma base para reconstruir o funcionamento passado do bombeamento biológico de antigos arquivos sedimentares de DNA. Dessa forma, os dados poderiam informar a força desse efeito em um oceano mais quente, algo essencial para os modelos do ciclo do carbono num quadro de aquecimento global”, explica Cordier.

“Nosso estudo demonstra que pesquisas na biodiversidade do fundo do oceano são de importância primordial. Grandes números de organismos desconhecidos habitam os sedimentos no leito do oceano, e devem ter um papel ecológico e biogeoquímico fundamental. Um melhor entendimento dessa rica diversidade é crucial para protegermos esses ecossistemas vastos e relativamente intactos dos impactos de incursões humanas futuras e para entendermos os efeitos que as mudanças climáticas terão neles”, explica Andrew J. Gooday, membro emérito no Instituto Nacional de Oceanografia (Inglaterra).

Publicado no site da Scientific American Brasil em 18/02/2022.

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