Grande Barreira de Coral: micróbios distinguem reservas de recifes pescados

Os recifes de coral situados em zonas onde a pesca é proibida têm uma composição diferente de bactérias na água que os cobre, comparativamente com os recifes onde ainda é permitido pescar.

Com base apenas na lista de micróbios de cada amostra, um programa informático conseguiu distinguir os recifes protegidos dos recifes pescados em cerca de três de cada quatro casos.

Os micróbios que assinalam uma reserva são organismos pequenos e pouco exigentes, capazes de sobreviver com recursos muito limitados. O azoto será provavelmente a explicação, pois a água das reservas contém menos deste elemento.

Steven Robbins e os seus colegas extraíram ADN da água do mar recolhida em 48 recifes ao longo da Grande Barreira de Coral. Robbins trabalha no Centro Australiano de Ecogenómica da Universidade de Queensland.

Zonas verdes e recifes pescados

Desde 2004, a Autoridade do Parque Marinho da Grande Barreira de Coral divide o parque em zonas. As zonas verdes, ou reservas marinhas de não captura, estão fechadas à pesca.

A equipa recolheu amostras em 23 recifes de reserva e 25 recifes pescados, formando pares de recifes próximos de cada tipo. Em cada recife, encheu quatro garrafas de 1.3 galões (5 litros) com água recolhida entre 7 e 33 pés (2 a 10 metros) acima do coral.

A equipa de Robbins introduziu essas listas num programa capaz de aprender a separar dois grupos. Usando todo o conteúdo do catálogo, o sistema atribuiu um recife à zona correcta em 74.6% das vezes. Só as bactérias e as arqueias que vivem juntamente com elas permitiram uma classificação correcta em 71.4 percent.

A maior parte dos genomas que identificavam uma reserva pertencia a um grupo de pequenas bactérias oceânicas, as Pelagibacterales. Representavam 7.9% da comunidade na água das reservas, face a 5.4% na água dos recifes pescados.

Robbins e os seus coautores descreveram este resultado como a primeira ligação em grande escala entre as regras de pesca e os micróbios presentes na água do mar dos recifes.

O azoto é mais baixo onde a pesca é interrompida

As equipas avaliaram 17 características da água. A concentração média de nitrato foi de 0.19 micromoles por litro nos recifes de reserva e de 0.32 nos recifes pescados. A amónia e o nitrito também apresentaram valores mais baixos dentro das reservas.

As células necessitam de mais azoto para formar duas das quatro letras do ADN, G e C, do que para as outras duas. Um micróbio cujo ADN contém poucos G e C consegue, por isso, viver com menos azoto.

As 60 espécies que melhor separaram os dois tipos de recife apresentaram diferenças acentuadas. Os 34 marcadores de reserva tinham, em média, 32% de G e C e 1.2 milhões de letras de ADN. Os 26 marcadores de recifes pescados registaram médias de 52% e 2.1 milhões, respectivamente.

As tripulações de pesca retiram dos recifes peixes que se alimentam de algas. Com menos peixes a consumi-las, cresce mais vegetação marinha, que liberta nutrientes na água. A equipa apresentou esta hipótese como a explicação mais provável, sem a ter medido.

Os marcadores também variam ao longo da costa. Cada uma das sete zonas analisadas possuía as suas próprias 20 espécies mais comuns capazes de distinguir as zonas, e apenas três surgiram em mais de uma zona. Quem quiser determinar o zonamento de um recife a partir da sua água precisará de muitas mais amostras de cada zona.

Espécies ainda sem nome

Os investigadores que criam as grandes bases de dados globais de ADN oceânico têm, na sua maioria, deixado de fora as águas australianas e quase todos os seus recifes de coral.

A equipa de Robbins montou 5,283 genomas bacterianos e de arqueias, agrupando-os em 876 espécies distintas. Em comparação com cerca de 32,000 genomas de estudos oceânicos anteriores, 584 dessas espécies não tinham correspondência.

Yun Kit Yeoh trabalha no Instituto Australiano de Ciências Marinhas. Outras equipas podem agora recorrer ao catálogo para perceber como é uma comunidade de recife saudável, afirmou à Earth.com.

Questionado pela Earth.com sobre o que mais o surpreendeu, Yeoh apontou essa lacuna.

“Os ecossistemas marinhos são, indiscutivelmente, um dos ecossistemas mais sequenciados, mas ainda há diversidade microbiana nova por descobrir à nossa porta”, afirmou.

Nem todas essas 584 espécies serão necessariamente novas. A mesma espécie pode habitar outros recifes, e investigadores que usaram métodos mais antigos poderão simplesmente não a ter detectado.

Robbins disse: “O oceano gosta de misturar tudo.”

Os investigadores que analisam ADN em fragmentos curtos perdem estirpes estreitamente relacionadas, bem como grande parte do ADN pobre em G e C. Por isso, a equipa leu a mesma água numa segunda máquina, que produz sequências mais longas, e obteve 123 genomas utilizáveis de uma amostra, em vez de 64.

Vírus intestinais na água aberta dos recifes

A equipa de Robbins também montou 808,585 genomas virais e agrupou-os em 362,802 espécies. O ADN viral correspondeu a 4% a 27% do ADN de uma amostra.

Cerca de 1% desses grupos pertence a uma ordem de vírus que infectam bactérias, os Crassvirales. Os investigadores identificaram pela primeira vez um deles em amostras de fezes humanas em 2014, e são actualmente o vírus mais abundante conhecido no intestino humano.

Os vírus dos recifes são diferentes. O seu ADN tem, em média, 45% de G e C, contra 34% no restante grupo marinho a que pertencem. Para esta ordem de vírus, trata-se de um valor elevado.

Na mesma água foram recuperados cromossomas completos de duas algas verdes, sendo uma delas a segunda espécie mais comum do catálogo.

O próximo verão quente

Desde o início do Programa de Monitorização de Longo Prazo, em 1983, as equipas têm contado corais, peixes e as estrelas-do-mar que os comem. Os micróbios da água do mar nunca fizeram parte desse programa.

Yeoh afirmou numa entrevista à Earth.com: “Esta colecção de dados microbianos complementa mais de 40 anos de monitorização de longo prazo realizada pelo Instituto Australiano de Ciências Marinhas, ao acrescentar uma perspectiva microbiana.”

“As comunidades microbianas são conhecidas por mudarem rapidamente em resposta a alterações ambientais”, afirmou.

Nenhum peixe foi deslocado e nenhuma zona foi alterada para este trabalho. A equipa de Robbins comparou os recifes tal como já se encontravam e recolheu amostras de cada um apenas uma vez, em 2019 ou 2020.

Assim, não existe um registo de antes e depois para qualquer recife, nem alguém acompanhou os micróbios de um recife durante um verão suficientemente quente para branquear o coral. Outros 27% dos grupos de vírus não correspondem a nada registado, pelo que ninguém consegue dizer o que infectam.

Os genomas são públicos. Quando chegar o próximo verão quente, os investigadores poderão medir os seus efeitos nos micróbios, além dos efeitos no coral.

O estudo completo foi publicado na revista Nature.