Se você batesse no fundo do mar e continuasse a descer, encontraria um ecossistema diferente de qualquer outro na Terra. Abaixo de várias centenas de metros de sedimentos do fundo do mar encontra-se a crosta terrestre: espessas camadas de rocha de lava que correm com rachaduras que cobrem cerca de 70% da superfície do planeta. A água do mar flui através das rachaduras, e esse sistema de riachos é enorme: é o maior aqüífero da Terra, contendo 4% do volume global do oceano, diz Mark Lever, um ecologista que estuda ciclagem de carbono anaeróbico (sem oxigênio) em Aarhus Universidade na Dinamarca.
A crosta do subsolo marinho também pode ser o maior ecossistema da Terra, de acordo com um novo estudo da Lever, publicado este mês na revista Science . Por sete anos, ele incubou rochas de basalto de 3, 5 milhões de anos coletadas de 565 metros abaixo do leito oceânico - a profundidade de quase duas torres Eiffel empilhadas - e encontrou micróbios vivos. Esses micróbios vivem longe das comunidades bacterianas florescentes nas cristas meso-oceânicas, e sobrevivem agitando lentamente o enxofre e outros minerais em energia.
Mas quão grande é esse ecossistema alimentado quimicamente que sobrevive inteiramente sem oxigênio? Se os resultados de sua amostra, coletados abaixo do fundo do mar na costa do estado de Washington, forem semelhantes aos encontrados em todo o planeta, então diversas comunidades microbianas poderiam sobreviver em toda a crosta oceânica, cobrindo dois terços da superfície da Terra e potencialmente milhas de profundidade.
A crosta subsuperfície do mar tem muito espaço e minerais ricos em energia - um habitat potencial acolhedor para uma grande comunidade microbiana - "mas não temos idéia do que o ecossistema parece", diz Julie Huber, oceanógrafa microbiana do Laboratório Biológico Marinho. em Woods Hole, Massachusetts. "A evidência de Mark apontaria para um mundo bem diferente".
Os micróbios que extraem sua energia dos minerais, e não da luz solar, estão longe de ser raros. As mais conhecidas bactérias quimiossotróficas ou quimiossintéticas são aquelas encontradas nas fontes hidrotermais no fundo do mar. Algumas dessas bactérias vivem simbioticamente com tubeworms gigantes, mexilhões e moluscos, fornecendo energia produzida quimicamente para esses organismos maiores enquanto "respiram" a água rica em enxofre que entra em erupção pela ventilação - não diferente de como as plantas convertem a luz solar em energia na superfície. Os micróbios quimiossintéticos também são encontrados na sujeira podre e pobre em oxigênio de pântanos salgados, manguezais e tapetes de algas marinhas - “em qualquer lugar que você tenha lama negra fedida, você pode ter quimioautotrofia”, diz Chuck Fisher, biólogo da Pensilvânia. Universidade Estadual em College Park.
Mas o que faz com que os micróbios submarinos da Lever sejam diferentes é que eles não usam nenhum tipo de oxigênio. As bactérias simbióticas nas fontes hidrotermais são frequentemente descritas como “vida sem luz solar”, mas elas ainda contam com a luz solar indiretamente, usando o oxigênio produzido pelo sol na reação química para gerar energia. Os micróbios quimiossintéticos em marismas alimentam-se de plantas e animais em decomposição, que obtêm sua energia da luz solar. Mesmo o sedimento do fundo do mar é acumulado a partir de uma variedade de animais mortos, plantas, micróbios e pelotas fecais que dependem da energia da luz.
Os micróbios da crosta oceânica, por outro lado, dependem inteiramente de moléculas não contendo oxigênio, derivadas da rocha, e completamente removidas da fotossíntese, como o sulfato, o dióxido de carbono e o hidrogênio. "Nesse sentido, é um universo paralelo, na medida em que é executado em um tipo diferente de energia", diz Lever. Essas moléculas fornecem muito menos energia que o oxigênio, criando uma espécie de movimento lento de comida microbiana. Então, em vez de se dividir e crescer rapidamente como muitas bactérias baseadas no oxigênio, Fisher suspeita que micróbios na crosta terrestre podem se dividir uma vez a cada cem ou mil anos.
Um respiradouro hidrotermal, coberto por vermes tubulares, expele fumaça de enxofre negro no cume de Juan de Fuca. Os micróbios da crosta oceânica foram coletados centenas de metros sob o fundo do mar sob essa mesma cordilheira. (Foto via Universidade de Washington; NOAA / OAR / REA) Mas só porque eles são lentos não significa que eles são incomuns. "Há muitos dados de que existe uma grande e muito produtiva biosfera sob a superfície", diz Fisher.
Além disso, os tamanhos das populações microbianas em diferentes áreas da crosta podem variar muito, observa Huber. Através de seus estudos sobre o fluido encontrado entre as rachaduras na crosta, ela diz que em algumas áreas o fluido contém aproximadamente o mesmo número de micróbios que a água do fundo coletada em profundidades de 4.000 metros: em torno de 10.000 micróbios células por mililitro. Em outras regiões, como no cume de Juan de Fuca, no Oceano Pacífico, onde Lever encontrou seus micróbios, há menos células, cerca de 8.000 micróbios por mililitro. E em outras regiões, como em fluidos não oxigenados profundos em fontes hidrotermais, pode haver cerca de 10 vezes mais.
Não é apenas o número de micróbios que variam dependendo da localização - é possível que diferentes espécies microbianas sejam encontradas em diferentes tipos de crosta. "Diferentes tipos de rocha e diferentes tipos de química devem resultar em diferentes tipos de micróbios", diz Andreas Teske, ecologista microbiana do fundo do mar na Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill e co-autor do artigo da Lever. O cume de Juan de Fuca é uma área relativamente quente repleta de rocha nova, que tende a ser feita de minerais mais reativos e, portanto, capaz de fornecer mais energia. Outras partes da crosta são mais antigas, compostas de diferentes minerais e mais frias. E, em algumas regiões, a água oxigenada chega até as rachaduras.
É essa água do mar infiltrada que impede que esse ecossistema submarino exista em um plano completamente separado do nosso oxigênio. "A crosta desempenha um papel significativo em influenciar a composição química do oceano e da atmosfera, influenciando os ciclos da Terra", diz Lever . Alguns dos compostos criados pelos micróbios da crosta oceânica a partir da rocha são solúveis em água e acabam por entrar no oceano. O enxofre, por exemplo, está presente no magma - mas depois que os micróbios o usam como energia, ele é convertido em sulfato. Então se dissolve e torna-se um importante nutriente na cadeia alimentar do oceano.
A descoberta da Lever de uma comunidade microbiana na crosta poderia catalisar a comunidade científica para responder a essas questões. Por exemplo, que tipos de micróbios são encontrados onde , eles interagem através de rachaduras interconectadas na rocha, e qual o papel que desempenham na ciclagem de minerais e nutrientes? De certa forma, é um trabalho exploratório muito básico. "Muito do que fazemos no fundo do mar é semelhante ao que estamos fazendo em Marte agora", diz Huber. “O controle da curiosidade é muito semelhante a operar um ROV sob o oceano”.
Aprenda mais sobre o mar profundo a partir do Portal do Oceano do Smithsonian.
