Os micróbios podem encontrar energia em lugares surpreendentemente inóspitos
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As rochas fraturadas por terremotos podem desbloquear um amplo menu de fontes de energia química para micróbios que vivem profundamente no subsolo – e processos semelhantes poderiam apoiar micróbios em outros planetas.
“Isso abre um novo conjunto de metabolismos”, diz Kurt Konhauser na Universidade de Alberta, no Canadá.
Todos os organismos da Terra usam elétrons fluidos para alimentar suas vidas. Na superfície do planeta, as plantas aproveitam a luz do sol para produzir açúcares à base de carbono, que animais como nós comem. Em seguida, os elétrons fluem do carbono que consumimos para as moléculas de oxigênio que inalamos. O gradiente químico entre esses doadores de elétrons de carbono e aceitadores de elétrons de oxigênio, conhecido como par redox, produz energia.
Abaixo da superfície do planeta, os micróbios também dependem desses pares de energia. Mas os ecossistemas profundos não têm acesso à energia do sol de qualquer forma, o que significa que eles não podem usar os mesmos pares de carbono-oxigênio que fazemos. “O problema com a profunda subsuperfície sempre esteve, de onde vêm esses (gradientes químicos)?” diz Konhauser.
O gás de hidrogênio – gerado subterrâneo por reações entre água e rocha – é conhecido por servir como uma importante fonte de elétrons, assim como os açúcares de carbono acima. Esse hidrogênio vem de quebrar a água em seus componentes, o que pode ocorrer quando rochas radioativas dividem moléculas de água ou rochas ricas em ferro reagem com elas. Uma parcela menor de hidrogênio é gerado quando terremotos de cisalhamento de rochas de silicatoExpondo superfícies reativas capazes de dividir a água.
Para fazer uso desse hidrogênio, no entanto, os micróbios requerem aceitadores de elétrons para formar pares redox completos; O hidrogênio por si só não vale muito. “A comida pode estar sobre a mesa, mas se você não tiver um garfo, não vai comer”, diz Barbara Sherwood Lollar na Universidade de Toronto, no Canadá.
Konhauser, Sherwood Lollar e seus colegas usaram máquinas de esmagar rocha para testar como as mesmas reações que geram gás hidrogênio dentro de falhas também podem gerar pares redox completos. Eles esmagaram cristais de quartzo, simulando a tensão produzida em diferentes tipos de falhas, depois misturaram a rocha com água e várias formas de ferro, que estão presentes na maioria das rochas.
O quartzo esmagado reagiu com água para gerar grandes quantidades de hidrogênio tanto na configuração molecular estável quanto nas formas mais reativas. Os pesquisadores descobriram que muitos desses radicais de hidrogênio reagiram com fluidos contendo ferro para gerar uma série de compostos que poderiam doar ou aceitar elétrons, o suficiente para formar uma variedade de pares redox.
“Mais rochas se tornam utilizáveis para energia”, diz Konhauser. “Essas reações … mediam muitos tipos diferentes de reações químicas, o que significa que muitos tipos diferentes de micróbios podem existir.” Outras reações secundárias com nitrogênio ou enxofre podem oferecer uma diversidade ainda maior de fontes de energia, diz ele.
“Fiquei surpreso com os números”, diz Magdalena Osburn na Northwestern College, em Illinois. “Isso está produzindo bastante hidrogênio. E também produz essa química subsidiária adicional”.
Os pesquisadores estimam que os terremotos geram muito menos hidrogênio do que as outras reações de rocha aquática na crosta do planeta. No entanto, suas descobertas sugerem que falhas ativas podem ser hotspots locais de atividade microbiana e diversidade, diz Sherwood Lollar.
E terremotos completos não são necessariamente necessários. Reações semelhantes também podem acontecer quando as rochas fraturarem em lugares sismicamente tranquilos, como o inside dos continentes, ou planetas tectonicamente mortos como Marte. “Mesmo dentro daquelas massas gigantes de rochas, você tem redistribuições e mudanças de pressão”, diz ela.
“Eu acho que é realmente emocionante, empurrando algumas fontes que conhecíamos antes um pouco mais”, diz Karen Lloyd na Universidade do Sul da Califórnia. A gama de produtos químicos utilizáveis produzidos em falhas reais provavelmente seria ainda mais diversificada. “Isso provavelmente está acontecendo sob pressão, sob diferentes temperaturas, em uma grande escala espacial e com formações minerais mais diversas”, diz ela.
A energia de eventos pouco frequentes, como terremotos, também pode explicar os estilos de vida do que Lloyd chama AeonófilosMicróbios subterrâneos profundos que parecem viver por períodos extremamente longos. “Se você pode esperar dez mil anos, haverá um terremoto de magnitude 9 e você terá essa enorme corrida de energia”, diz Lloyd.
As descobertas fazem parte de uma tendência geral nas últimas duas décadas, expandindo nossa visão de onde e como os organismos podem sobreviver ao subsolo, diz Sherwood Lollar. Evidências As rochas profundas dos continentes poderiam apoiar a vida “abriu maciçamente nosso conceito de quão habitável é nosso planeta”, diz ela.
