Uma equipe de químicos, microbiologistas e ecologistas desenvolveu uma sonda molecular (uma molécula projetada para detectar proteínas ou DNA, por exemplo, dentro de um organismo) que emite luz quando o açúcar é decomposto. escrever no diário JackOs investigadores descrevem como esta inovação permite observar a competição microscópica entre algas e microrganismos consumidores de açúcar no oceano.
“Os açúcares são omnipresentes nos ecossistemas marinhos, mas ainda não está claro se ou como os microrganismos são capazes de degradar todos eles”, diz Jan-Hendrik Hehemann do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha e do Centro MARUM de Ciência Ambiental Marinha em Bremen. Peter Seeberg, do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces, acrescentou: “O novo detector nos permite observar isso acontecer ao vivo”.
Açúcar e carbono oceânico
As algas absorvem dióxido de carbono e o convertem em oxigênio e matéria orgânica, com o açúcar desempenhando um papel central no processo. No entanto, nem todos os açúcares são facilmente digeridos pelos microrganismos. Alguns são tão complexos que apenas alguns microorganismos conseguem decompô-los. Quando estes açúcares resistentes resistem à decomposição, o carbono que contêm afunda-se no fundo do oceano, onde pode ficar preso durante séculos até que as enzimas certas apareçam. Determinar quais microrganismos podem digerir açúcares específicos tem sido um desafio para os cientistas, especialmente em diferentes ecossistemas marinhos.
Veja o açúcar brilhar
Para superar esse problema, a equipe usou a montagem automatizada de glicanos para criar açúcares marcados com dois corantes fluorescentes. Esses corantes interagem por meio de um processo denominado transferência de energia de ressonância de Förster (FRET), trabalhando juntos como interruptores moleculares. A sonda permanece escura enquanto intacta, mas quando a enzima quebra a estrutura do açúcar, ela brilha. Isto permite aos cientistas ver exatamente quando e onde o açúcar é degradado. Os pesquisadores testaram a sonda rastreando a taxa de renovação do alfa-manano, um polissacarídeo (longa cadeia de açúcar) encontrado na proliferação de algas. Ele funciona de forma eficaz em testes de enzimas purificadas, extratos bacterianos, culturas de células vivas e até mesmo em comunidades microbianas complexas.
“Este estudo é um excelente exemplo de colaboração interdisciplinar entre os Institutos Max Planck. Com os nossos glicanos FRET, temos agora uma nova ferramenta para estudar as interações fitoplâncton-bacterioplâncton no oceano”, diz Rudolf Ammann do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha.
Revelar downgraders ocultos
Ao rastrear a renovação de α-manana, esta sonda de glicano abre novos caminhos para o estudo do metabolismo microbiano sem conhecimento prévio do genoma. Os pesquisadores podem agora identificar degradadores ativos in situ, mapear a progressão da degradação dos glicanos no espaço e no tempo e quantificar as taxas de rotatividade em comunidades complexas. A ferramenta abre caminho para uma compreensão mais profunda do ciclo de glicanos em ecossistemas que vão desde a proliferação de algas oceânicas até o intestino humano. Ao observar quais microrganismos são ativados e em que condições, os cientistas podem vincular atividades enzimáticas específicas a processos ambientais e, em última análise, compreender melhor os fluxos de carbono no oceano.
“O açúcar é fundamental para o ciclo do carbono nos oceanos”, conclui o primeiro autor Connor Crawford, do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces. “Com esta sonda FRET, podemos perguntar: quem come o que, onde e quando?”
