A Alga, o Bivalve e a Bactéria

Você aí que achava que a vida das algas marinhas é uma coisa extremamente pacata e sem grandes aventuras, apenas uma eterna dança ao sabor das correntes, só digo isso: seus problemas começaram!

Tjisse van der Heide (que, para minha surpresa, é um homem! eu sou mesmo péssima pra inferir gênero de nomes estrangeiros) e colaboradores, da Universidade de Groningen (Holanda… claro… “van der”, só podia!), publicaram na Science um estudo bem satisfatório de uma relação linda e complexa estabelecida entre as algas marinhas, uma família de bivalves e suas bactérias simbiontes, para sobreviver a uma vida que, de outra forma, seria regada a intoxicação por sulfureto (nada satisfatório).

Devido à ausência de oxigênio em muitos sedimentos marinhos costeiros, uma importante fração da matéria orgânica é decomposta por bactérias que usam o sulfato abundante na água marinha como um receptor de elétrons, ao invés de oxigênio, produzindo sulfureto tóxico como metabólito final. Apesar de as algas trasportarem oxigênio em suas raízes e a rizosfera que rodeia, a produção de sulfureto supera a liberação de oxigênio, resultando em acúmulo de sulfureto, e mortalidade das algas. Leitos de algas marinhas tendem a acumular matéria orgânica, e, portanto, seria esperado que estes leitos iriam construir sulfuretos tóxicos, e, portanto, terem uma produtividade e diversidade limitadas. Entretanto, isto não é o observado, e a razão por detrás da manutenção dos ecossistemas de algas marinhas ainda é um enigma.

O povo de nome estranho que escreveram o paper (só pra não perder a oportunidade: Han Olff, Matthijs van der Geest, Marieke M. van Katwijk e por aí vai…) testaram a hipótese de que uma simbiose de três estágios entre as algas, bivalves lucinídios associados, e suas bactérias simbiontes de brânquias poderia estar contribuindo para reduzir a acumulação cíclica de sulfuretos. Dados paleontológicos já mostravam que os bivalves da família Lucinidae e sua relação endossimbiótica datam do Siluriano, mas que eles passaram por uma extensiva diversificação desde a emergência das algas marinhas, no final do Cretáceo. Um dado desses veio deveras a calhar, digamos 😉

Os lucinídios e suas bactérias habitantes de brânquias tem uma simbiose em que os bivalves transportam sulfureto e oxigênio para suas brânquias, onde as bactérias oxidam estes sulfuretos para produção de açúcar, que promove o crescimento dos dois organismos. Os autores então elaboraram a ideia de que os prados de algas marinhas provinham o hábitat ótimo para estes bivalves e seus simbiontes, por estimular indiretamente a produção de sulfureto através do grande aporte de matéria orgânica, e provendo oxigênio através da liberação radial de oxigênio das raízes. Em troca, os bivalves removeriam os sulfuretos, o que poderia aliviar qualquer estresse causado ao crescimento das algas pela acumulação de sulfuretos enquanto a matéria orgânica fosse degradada.

Suporte indireto foi dado a essa hipótese por uma meta-análise mundial de 84 estudos descrevendo a fauna de leitos de algas marinhas em 83 sítios, cobrindo toda a distribuição climática de algas marinhas, combinada com um estudo de campo em 110 pontos, que os autores realizaram na Mauritânia (abaixo o mapa com os resultados).

Presença (verde; escuro quantitativo, claro qualitativo) e ausência (vermelho) de lucinídios em ecossistemas de algas marinhas, baseadas na meta-análise dos autores. Os bivalves estavam presentes em 97% de todos os leitos tropicais, 90% dos leitos subtropicais, e 56% dos prados temperados de algas marinhas. A associação algas marinhas-lucinídios alcança 6 dos 7 continentes, pelo menos 18 gêneros de lucinídios, e 11 de 12 gêneros de algas marinhas.

Para aumentar a confiança dos resultados obtidos pela meta-análise, os autores desenvolveram experimentos em laboratório, observando os efeitos da oxidação de sulfuretos pelo bivalve lucinídio Loripes lacteus na produção da alga marinha Zostera noltii (ambos presentes na montagem da figura abaixo). Os experimentos comprovaram que a presença de Loripes e, em uma extensão menor, de Zostera, diminuíram a presença de sulfuretos no sedimento (mesmo em controles com adição artificial de sulfureto), e a presença conjunta dos organismos aumentou a detecção de oxigênio no meio.

O bivalve Loripes lacteus e a alga marinha Zostera noltii, utilizados pelos autores nos modelos experimentais para testar a hipótese da simbiose de três estágios

A junção dos dados dos autores confirmou a hipótese elaborada inicialmente, de que uma simbiose de três estágios é responsável pela diminuição do estresse de sulfuretos em prados de algas marinhas. Fora isso, esses estudos também se encaixam na problemática ambiental. Ecossistemas costeiros, em particular os prados de algas marinhas, estão em declínio alarmante, levando à perda de biodiversidade. Os esforços de restauração tem se mostrado pouco efetivos, apesar dos custos enormes. Os resultados desta pesquisa indicam que tais esforços de restauração não deviam focar apenas nos estressores ambientais como causas de declínio, mas também deveriam considerar interações ecológicas internas, como a presença e o vigor de relações simbióticas ou mutualísticas, visto que a quebra de sistemas simbióticos pode afetar o funcionamento de ecossistemas inteiros.

 

Observações:

1) Meu sobrenome, “Dörr”, também é holandês (apesar de a família ter escapulido pra Alemanha no caminho). Me pergunto porque eu não tenho um “van der” também. Imaginem que lindo, “Natália van der Dörr”. ¬¬

2) É só eu ver “simbiose” escrita em algum lugar que já saio correndo pra ler. A minha querida Wolbachia deve estar manipulando meu sistema nervoso, aff.

 

Este estudo foi publicado na Science: van der Heide, T. et al. A Three-Stage Symbiosis Forms the Foundation of Seagrass Ecosystems. Science 336, 1432 (2012).

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