Secreções microbianas surgem como importantes contribuintes para o carbono do solo

Uma pesquisa divulgada pelo nature.com identificou uma segunda via microbiana importante pela qual o carbono entra e permanece no solo. Os microrganismos não contribuem apenas por meio dos restos de células que morreram; as substâncias que liberam enquanto estão vivos podem fornecer quantidades comparáveis de carbono e ser incorporadas ao carbono orgânico associado a minerais em taxas semelhantes ou superiores.

A descoberta resulta de um estudo de solos agrícolas de toda a China, no qual os pesquisadores desenvolveram uma técnica de rastreamento isotópico para medir a produção de substâncias poliméricas extracelulares. Esses materiais são liberados para fora das células microbianas e formam misturas que podem incluir açúcares, proteínas e outros polímeros biológicos. Sua consistência é frequentemente descrita como semelhante à de muco, mas sua importância no armazenamento de carbono no solo a longo prazo foi medida com menos clareza do que a dos resíduos de células mortas.

Uma parte ausente do ciclo microbiano do carbono

O carbono orgânico do solo é formado em parte por material vegetal, mas os microrganismos ajudam a determinar o que acontece com esse material depois que ele entra no solo. Eles processam o carbono derivado de plantas e convertem parte dele em carbono microbiano. Esse carbono pode permanecer no solo, tornando-se parte do estoque mais amplo de matéria orgânica.

Os cientistas já estabeleceram que os resíduos celulares — os remanescentes deixados quando as células microbianas morrem — dão uma contribuição importante para esse armazenamento. O novo trabalho aborda uma questão menos desenvolvida: quanto carbono é fornecido por produtos microbianos liberados para fora da célula antes da morte?

As substâncias poliméricas extracelulares oferecem uma resposta. Os microrganismos as produzem e liberam no ambiente, onde podem interagir com partículas e minerais do solo. Os resultados do estudo indicam que esse processo não é um complemento secundário ao armazenamento de carbono por meio de células mortas. Nos solos analisados, a produção das substâncias extracelulares foi comparável à produção de resíduos celulares microbianos.

Os pesquisadores também encontraram uma relação estatística entre a abundância ou a produção dessas substâncias e o carbono orgânico associado a minerais em diferentes solos. Essa associação, por si só, não estabelece todas as etapas do processo, mas aponta para uma conexão entre as secreções microbianas e um dos reservatórios de carbono do solo considerados importantes para a persistência.

Rastreando o carbono até os reservatórios ligados a minerais

Para quantificar a via extracelular, os pesquisadores desenvolveram um método baseado em água contendo oxigênio-18, uma forma de oxigênio que pode ser rastreada em processos biológicos. Eles utilizaram a abordagem em um levantamento de escala nacional de solos agrícolas na China, permitindo avaliar a produção de substâncias poliméricas extracelulares em muitos locais, em vez de uma única amostra controlada.

O estudo também utilizou experimentos de microcosmos em laboratório nos quais o carbono foi marcado com carbono-13. Isso tornou possível acompanhar o carbono originado das substâncias poliméricas extracelulares e determinar se ele entrou no reservatório de carbono orgânico associado a minerais.

Esses experimentos mostraram que o carbono proveniente das substâncias microbianas era transferido para o reservatório associado a minerais em taxas comparáveis às — e, em alguns casos, superiores às — taxas medidas para os resíduos celulares microbianos. O resultado reforça a ideia de que as secreções microbianas não são apenas material temporário no ambiente do solo. Elas podem tornar-se parte de uma fração de carbono associada a minerais, na qual a matéria orgânica é mantida em uma forma relevante para o acúmulo de carbono no solo.

Por que a descoberta é importante

O carbono orgânico associado a minerais é um dos principais destinos do carbono no solo. Entender como o carbono chega a esse reservatório é importante porque a via determina como os pesquisadores interpretam as mudanças no carbono do solo e avaliam a influência das comunidades microbianas.

O trabalho amplia a visão sobre o processamento microbiano do carbono. Um foco exclusivo nas células mortas deixaria de lado o carbono liberado por microrganismos vivos, embora o estudo indique que essa contribuição extracelular possa ser igualmente importante. As descobertas, portanto, fornecem um mecanismo para explicar como as comunidades microbianas influenciam o movimento e a retenção de carbono nos solos.

Os resultados também podem ajudar a aperfeiçoar as pesquisas sobre como o carbono do solo responde às mudanças globais. Condições que alterem a atividade microbiana poderiam afetar não apenas a formação de resíduos celulares, mas também a liberação e o destino das substâncias poliméricas extracelulares. O estudo não apresenta a via extracelular como substituta dos resíduos celulares. Em vez disso, identifica ambas como vias substanciais pelas quais o processamento microbiano pode alimentar o carbono do solo associado a minerais.