Cientistas solucionam mistério do ciclo do nitrogênio...

Cientistas solucionam mistério do ciclo do nitrogênio, nutriente que sustenta a vida.
David Biello.

Locais onde ocorrem transformações no nitrogênio essenciais para a vida na Terra são finalmente descobertos De todos os ciclos dos elementos da Terra, o do nitrogênio deve ser o mais complexo e custoso.

Afinal, é preciso muita energia para converter as moléculas de nitrogênio gasoso que formam quase 80% da atmosfera - compostas por dois átomos desse elemento - em compostos utilizáveis (o mais freqüente é o nitrato, formado por um átomo de nitrogênio ligado a três de oxigênio).

As bactérias conhecidas em termos gerais como diazotróficas podem realizar essa façanha com a ajuda de uma enzima especial e um suprimento de ferro (na indústria, utiliza-se alta temperatura e pressão). A fixação do nitrogênio - como o processo é conhecido - impõe um limite ao crescimento das plantas.

Além disso, seus produtos são nutrientes essenciais para todas as formas de vida (ou seja, a maioria delas não os produz e tem de obtê-los através da alimentação). Apesar disso, esse ciclo crucial permanece pouco compreendido.

"Não sabemos o que acontece na realidade", diz o biogeoquímico Curtis Deutsch, da Universidade de Washington, em Seattle. "Na verdade, desconhecemos quais fatores ambientais governam a velocidade ou a distribuição do processo".

Deutsch e seus colegas tentam reparar isso estudando a fixação do nitrogênio nos oceanos. Com esse objetivo, eles usaram modelos de circulação global mostrando como as águas do oceano se misturam, assim como sinais químicos na água que revelam onde é provável que esteja ocorrendo a fixação do nitrogênio, de acordo com o artigo deles na Nature de 11 de janeiro.

Ao mesmo tempo em que as bactérias diazotróficas fixam nitrogênio, outros microorganismos mais antigos atuam em áreas de baixa oxigenação, tais como sedimentos ou zonas mortas, para transformar o nitrogênio de volta no gás inerte que forma a maior parte de nossa atmosfera.

Especificamente, os processos opostos de fixação e denitrificação influenciam a proporção global entre nitrato e fosfato (outro nutriente) na água. Onde o nitrato é produzido por fixação, a proporção sobe acima do normal à medida que as bactérias diazotróficas consomem fosfato e liberam nitrato, enquanto a denitrificação remove o nitrato sem causar impacto nos níveis de fosfato - portanto, reduzindo sua proporção.

Os cientistas determinaram que as áreas de fixação do nitrogênio ficam perto das zonas nas quais o oxigênio se encontra em seu mínimo e a denitrificação pode ocorrer; eles chegaram a essa conclusão ao cruzar medições dos níveis de nitrato e fosfato ao redor dos oceanos do planeta (coletadas por cientistas ao longo de décadas) com um modelo das correntes oceânicas.

"Uma análise das observações dos nutrientes com um modelo da circulação dos oceanos foi usada para inferir que a fixação era a responsável pela mudança nos nutrientes ao longo das vias de circulação oceânica", observa o geoquímico Jorge Sarmiento, da Universidade de Princeton. Essa evidência vai contra estudos anteriores do próprio Sarmiento, que argumentava que a fixação de nitrogênio ocorria predominantemente no Atlântico Norte, em razão da poeira rica em ferro dos continentes daquela parte do globo.

Mas ela ganha respaldo de outros estudos, como um mapa de satélite mostrando a multiplicação de um microorganismo que fixa nitrogênio - a cianobactéria Trichodesmium - e pesquisas envolvendo diversos isótopos de nitrogênio no nitrato e culturas de laboratório de bactérias fixadoras de nitrogênio que mostram que os minúsculos organismos fazem seu trabalho mesmo quando cercados por concentrações relativamente altas de nitratos.

Uma peça-chave de evidência, entretanto, permanece ausente: medições reais de fixação que ocorrem nesses pontos do Oceano Pacífico. "A comunidade científica aceitará isso com muito mais facilidade se houver evidência biológica real, se alguém medir diretamente", observa Angela Knapp, geoquímica marinha da Universidade do Sul da Califórnia.

Uma peça-chave de evidência, entretanto, permanece ausente: medições reais de fixação que ocorrem nesses pontos do Oceano Pacífico. "A comunidade científica aceitará isso com muito mais facilidade se houver evidência biológica real, se alguém medir diretamente", observa Angela Knapp, geoquímica marinha da Universidade do Sul da Califórnia.

Além disso, ainda não se sabe onde as bactérias que fixam nitrogênio no Pacífico obteriam o ferro necessário. "O suprimento de ferro proveniente de baixo (das águas ricas em nutrientes) combinado com qualquer que seja a quantidade de ferro fornecida pela poeira através da atmosfera parece ser adequado", afirma Sarmiento.

Os locais exatos onde ocorre um ciclo fundamental podem ter sido encontrados, mas com eles surgiram inúmeros outros mistérios.