Proteínas nucleadoras de gelo de fungos e bactérias podem “puxar” a chuva

Pequenos organismos no solo - bactérias e fungos - têm um "superpoder" que lhes permite estender a influência até à atmosfera e "puxar" a chuva para baixo, segundo um estudo recente.

Para perceber como um micróbio pode interferir com uma tempestade, é preciso começar pelo processo que transforma nuvens em precipitação. A grande altitude, a água nem sempre congela aos 0 °C. Ao nível das nuvens, as temperaturas costumam ser bem mais baixas, mas a água pura pode manter-se líquida até uns gelados -40 °C.

Grande parte da chuva começa sob a forma de gelo. Na atmosfera, as nuvens estão cheias de água "sobrerrefecida" - líquido abaixo do ponto de congelação que ainda não virou gelo porque não tem onde se fixar.

Para uma nuvem se transformar em chuva ou neve, é necessária uma "semente" - uma partícula minúscula onde as moléculas de água se possam agarrar, cristalizar em gelo e, depois, cair das nuvens sob a forma de precipitação.

Poeira, fuligem e sal - levados pelo vento para o interior das nuvens - conseguem desempenhar esse papel, mas não são particularmente eficazes. Em regra, só começam a funcionar quando a temperatura desce bastante. É aqui que a biologia entra em cena.

Conheça os fabricantes de gelo

Há décadas que os cientistas conhecem as proteínas nucleadoras de gelo (INpros) presentes em certas bactérias, como a Pseudomonas syringae. Essas bactérias viajam das folhas das plantas para as nuvens e podem desencadear chuva. Para isso, recorrem a proteínas especiais que obrigam a água a congelar a temperaturas tão altas como -2 °C.

No entanto, uma descoberta recente publicada na revista Science Advances revelou um novo interveniente no clima: INpros produzidas por fungos.

Ao passo que as bactérias mantêm as suas proteínas de fabrico de gelo guardadas na sua "pele", os fungos (sobretudo Fusarium e Mortierella) libertam estas proteínas para o solo à sua volta.

A estrutura destas proteínas fúngicas torna-as solúveis em água e menores do que as proteínas bacterianas; além disso, têm uma actividade elevada de nucleação de gelo, o que as torna sementes de nuvens mais eficazes.

Fazer chover

Isto conduz-nos ao ciclo de bio-precipitação. Imagine o chão de uma floresta coberto por estes fungos. Quando o vento se levanta, as suas proteínas microscópicas, capazes de formar gelo, são lançadas para as nuvens. Já lá em cima, actuam como "sementes" particularmente potentes.

Mesmo em nuvens relativamente quentes (acima de -5 °C), estas proteínas fúngicas conseguem forçar a cristalização da água em gelo. À medida que os cristais crescem, ganham peso e caem. Ao atravessarem camadas de ar mais quente, derretem e transformam-se em chuva.

Isto cria um circuito:

• os fungos crescem no solo húmido de uma floresta;
• proteínas libertadas pelos fungos são arrastadas para o céu;
• essas proteínas desencadeiam chuva, regando a floresta por baixo;
• a chuva promove o crescimento de mais fungos, reiniciando o ciclo.

Ao contrário das bactérias Pseudomonas, que usam o gelo para "atacar" e danificar culturas agrícolas de modo a aceder aos nutrientes, estes fungos Mortierella são parceiros pacíficos das plantas. Não procuram destruir.

Em vez disso, libertam as suas proteínas formadoras de gelo no solo circundante, o que parece criar uma barreira protectora contra condições adversas e um ambiente rico em nutrientes, ajudando tanto o fungo como a planta a prosperar.

A novidade sobre os fungos é entusiasmante porque mostra que até organismos enterrados no solo conseguem influenciar a atmosfera, acrescentando uma nova dimensão a esta antiga parceria entre a vida e o céu.

Trata-se de uma peça em falta no puzzle de como a vida e o clima global se moldam mutuamente. Esta capacidade de formar gelo provavelmente dá aos fungos uma vantagem de sobrevivência.

Eles usam o gelo para encaminhar humidade para o seu micélio (uma vasta rede subterrânea de fios fúngicos microscópicos), para se protegerem de danos causados por geada irregular e para “fazer boleia” nas nuvens até chegarem a novos locais.

O golpe evolutivo

A nova investigação também revelou como os fungos da família Mortierellaceae adquiriram a capacidade de criar gelo. Ao analisarem o código genético, os investigadores concluíram que estes fungos não desenvolveram esta característica por conta própria.

Há milhões de anos, "emprestaram" esse código genético a bactérias, através de um processo chamado transferência horizontal de genes.

Pense nisto como um "copiar e colar" biológico. Enquanto a maioria dos animais só herda ADN dos progenitores, os micróbios conseguem trocar pequenos trechos de código genético com os seus vizinhos, obtendo uma melhoria evolutiva imediata.

Apesar disso, estes fungos são muito mais eficientes a produzir gelo do que as bactérias, porque o fungo secreta (isto é, “transpira” - significando que estas proteínas existem fora da célula fúngica) estas proteínas; assim, conseguem revestir o ambiente à sua volta e permanecer activas no solo mesmo depois de o fungo seguir caminho.

Estas proteínas são extraordinariamente resistentes. Podem ser arrastadas pela água para ribeiros, secar e transformar-se em pó, e depois ser elevadas pelo vento até ao céu.

Porque é que isto importa

Esta descoberta pode alterar a forma como os investigadores encaram a conservação. Se fizermos um corte raso numa floresta - removendo todas as árvores e deixando o terreno exposto - não estamos apenas a perder árvores. Podemos estar a quebrar o motor biológico que desencadeia a chuva a nível regional.

À medida que enfrentamos um clima em mudança, com secas mais frequentes, compreender estas INpros fúngicas pode ser essencial. Talvez um dia possamos usar estas proteínas naturais e biodegradáveis na "sementeira de nuvens" para produzir chuva.

Muitos países (como os EAU, a China e partes dos EUA) já têm programas de sementeira de nuvens para proteger as culturas da geada. Mas este tipo de sementeira recorre ao iodeto de prata - um metal pesado que pode permanecer no ambiente.

As proteínas fúngicas oferecem uma alternativa natural e biodegradável. Também podem proteger as culturas da geada. Ao forçar o gelo a formar-se cedo e de forma uniforme, libertam um pequeno impulso de calor que funciona como um cobertor térmico para a planta.

Poderíamos usá-las para produzir neve em pistas de esqui com menos energia, criar alimentos congelados com melhor sabor ao evitar que grandes cristais de gelo destruam as células dos alimentos, ou até desenvolver sistemas de arrefecimento ecológicos que não dependam de refrigerantes químicos agressivos.

Da próxima vez que for apanhado por uma chuvada repentina, respire fundo. Esse "cheiro da chuva" pode muito bem ser o aroma destes pequenos organismos a dizer às nuvens que está na hora de largar.

Diana R. Andrade-Linares, Investigadora de Pós-Doutoramento em Ecologia Microbiana, University of Limerick

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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