Cientistas descobrem novo modo de locomoção no oceano: "balão de água fresca"

Figura 1. Fotografias mostram duas células pequenas e duas células grandes (infladas) da espécie Pyrocystis noctiluca.

Migrações verticais de organismos pelágicos interferem de forma crucial nos ecossistemas marinhos e influenciam nos ciclos biogeoquímicos globais. Formam também a fundação do que pode ser o maior movimento diário de biomassa na Terra. Nesse contexto, existem alguns protistas unicelulares que podem transitar por profundidas excedendo 50 metros sem empregar flagelos ou cílios, ou seja, mesmo sem capacidade de nado ativo. Como essas células sem locomoção ativa conseguem realizar essas [relativamente] grandes migrações tem sido um mistério.

Em um novo estudo publicado na Current Biology (Ref.1), pesquisadores reportaram como a alga unicelular da espécie Pyrocystis noctiluca - um membro do plâncton marinho - consegue essa proeza migratória: após divisão celular, essa alga infla em 6x o volume celular em menos de 10 minutos. Essa rápida inflação ocorre com crescente acúmulo de água marinha filtrada e dessalinizada dentro do vacúolo (uma organela intracelular). Como essa água acumulada no ambiente intracelular é significativamente menos densa do que a água salina em volta da água, o "balão celular" sobe naturalmente na coluna de água. Essa estratégia hidrodinâmica permite que esse plâncton suba por até 200 metros até a superfície oceânica.

No vídeo abaixo, o processo de inchaço de células P. noctiluca é demonstrado.

          

Para acomodar a dramática expansão celular, a alga P. noctiluca exibe uma arquitetura citoplásmica reticulada única que permite um rápido aumento no volume intracelular sem diluir o conteúdo citoplásmico. 

 

Figura 2. Células-filhas de Pyrocystis noctiluca [pós-divisão celular] passando por um evento de expansão, aumentando o volume celular em mais de 6x dentro de 10 minutos. Células individuais dessa espécie possuem dimensões variando de 200 a 700 μm e exibem um grande vacúolo. O núcleo celular está frequentemente anexado à superfície, ancorando o citoplasma e quebrando a simetria da estrutura. Ref.1

Com esse mecanismo de controle de densidade, essa alga consegue subir até a superfície para realizar ótima fotossíntese e, eventualmente, descer na coluna de água para ganhar acesso a nutrientes mais abundantes em zonas mais profundas do oceano. Além disso, subida na coluna de água a cada novo ciclo celular evita que esses organismos afundem de forma demasiada e sejam perdidos para sempre após várias gerações, mantendo os indivíduos em uma faixa ótima de profundidade a longo prazo. 

Aliás, o ciclo celular completo da P. noctiluca - incluindo o processo de dramático inchaço celular - dura ~7 dias, coincidindo com a perseguição vertical dessa alga por luz e nutrientes. Ou seja, um parâmetro ecológico, à princípio, está controlando o ciclo celular da alga.

> Aliás, o fato da água fresca ser significativamente menos densa do que a água salina do mar é o motivo pelo qual gelo sobre o mar (ex.: icebergs) aumenta o nível do mar quando derrete, apesar de ser em pequena extensão. Entenda: Derretimento do gelo nas regiões polares aumenta o nível dos mares?

REFERÊNCIAS

1. Larson et al. (2024). Inflation-induced motility for long-distance vertical migration. Current Biology. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.09.046
2. https://www.eurekalert.org/news-releases/1060921