Biologia, Dicas

Como criar seu estromatólito

Na primeira vez que ouvi falar em estromatólitos, creio que no ensino médio, se resumiam a estruturas do registro geológico formadas pela ação de cianobactérias, mas a melhor noção que eu tenho é uma cena de E.V.O em que os eles estão se esforçando para produzir oxigênio suficiente para tornar a superfície da Terra habitável.

Estromatólitos são estruturas rochosas laminadas que lembram um cogumelo petrificado, mas podem muitas formas diferentes. Ele realmente são formados por uma interação entre microalgas e minerais dissolvidos na água e podem ser usados para bioestratigrafia, reconstrução paleoambiental e têm alguma utilidade em pesquisa sobre as rochas do pré-sal como modelos (há controvérsias). Os estromatólitos mais famosos são os de Shark Bay (Austrália), se você pesquisar por eles no Google Imagens a maioria das fotos são daquela região, porém podem ser encontrados nas Bahamas e no Brasil – no Rio de Janeiro especificamente.

Só para deixar claro esse detalhe: O estromatólito é uma rocha, embora seja muito fácil encontrar por aí descrições deles como se fosse ‘organismos’ e etc. O estromatólito cresce porque conforme se acumula carbonato na esteira os microrganismos migram para a parte superior da mesma deixando a lâmina litificada para trás. Então eles são rochas formadas por uma interação com seres vivos, os estromatólitos em si não estão vivos. Ok? Se quiser um ótimo post sobre estromatólitos sugiro o Colecionadores de Ossos.

A formação do estromatólito é resultado da interação de elementos como estrutura da comunidade microbiana, composição de espécies e geoquímica do meio. Embora as cianobactérias levem a maior parte da fama, vários outros organismos compõe a esteira e isso inclui outros fotossintéticos (algas eucariontes) bactérias fermentadoras, redutoras e que oxidam enxofre (Dupraz et al., 2006; Havemann & Foster, 2008). Existem vários processos que levam a petrificação (litificação, é o termo correto), por exemplo, a remoção constante de CO2 realizada pelos fotossintéticos torna o a água alcalina o que favorece a precipitação de carbonato de cálcio (Dupraz et al., 2006). As secreções das bactérias também ajudam, elas tanto formam um pequeno estoque de cálcio quanto ajudam na precipitação formando núcleos de acresção (Braissant et al. 2008).

É muito comum na literatura encontrar o termo EPS que significa Substância Polimérica Extracelular. É usado para descrever quase qualquer coisa que as bactérias, algas e protozoários secretem no ambiente. Como os diferentes EPS variam muito em composição, a forma como cada um interage com o cálcio durante a litificação ainda é pouco conhecido.

Ainda existem muitas dúvidas sobre os processos de formação do estromatólito, como eles geram morfologias tão diferentes e sobre os detalhes da litificação. Aqui temos duas abordagens de estudo, a primeira consiste de um modelo in vitro que busca reproduzir as condições naturais de uma esteira microbiana e avaliar como a litificação acontece. Cultivos anteriores de esteiras já foram realizados, mas nenhum deles havia resultado em litificação (Havemann & Foster, 2008). O Segundo é uma abordagem in silica com a utilização de modelos em computador para avaliar quais os principais fatores que regulam a morfologia e como eles interagem.

Modelo in vitro

Atualmente estromatólitos ativos podem ser encontrados em Shark Bay, Austrália e Highborne Cay, Bahamas. No cultivo desenvolvido por Havemann & Foster (2008) a estrutura do microbialito é bastante semelhante ao dos estromatólitos naturais, mesmo os minerais precipitados são bastante semelhantes. Entretanto a estrutura artificial carece da laminação característica do estromatólito. Em condições naturais, a esteira é submetida a ciclos de soterramento e após estes eventos as cianobactérias recuperam suas propriedades fotossintéticas, mas eucariotos ficam comprometidos o que altera a comunidade da esteira por um tempo e esta seria a causa da laminação (Andres & Reid, 2006; Havemann & Foster, 2008).

Um microbialito é um tipo de rocha cuja formação teve envolvimento de microrganismos. O estromatólito é considerado um microbialito, só que laminado, por isso o cultivo do modelo não pode ser chamado de estromatólito. Valeu a tentativa…

O modelo também mostrou uma estratificação em: crosta, cianobactérias e biofime. No biofilme - a parte de cima - concentram-se os heterotrofos em geral, as cianobactérias ficam em seu próprio estrato logo abaixo. No estrato da crosta concentrou-se a precipitação de carbonatos e nela as espécies que podem ser associadas diretamente a este processo.
O modelo também mostrou uma estratificação em: crosta (cr), cianobactérias (cy) e biofime (bio). No biofilme – a parte de cima – concentram-se os heterótrofos em geral, as cianobactérias ficam em seu próprio estrato logo abaixo. No estrato da crosta concentrou-se a precipitação de carbonatos e nela as espécies que podem ser associadas diretamente a este processo. Imagem do trabalho de Havemann & Foster (2008).

Modelo in silica

Para a criação de um modelo numérico deve-se pensar no estromatólito como um sistema geoquímico movido a luz e que responde a estímulos com crescimento e mudança de morfologia (Dupraz et al., 2006). Existem variáveis da esteira (biológicas) e variáveis do ambiente (geoquímicas e corrente) atuando sobre o sistema, as da esteira são as menos conhecidas o que dificulta mais o desenvolvimento do modelo. Modelos anteriores, como o desenvolvido por Batchelor et al. (2000), adequaram-se bem às laminações de alguns estromatólitos, mas deixa de incorporar várias morfologias complexas. No modelo numérico os fatores extrínsecos como salinidade, nutrientes, corrente, granulometria e saturação de cálcio são relevantes para a morfologia do estromatólito. O regime de corrente afeta distribuição de nutrientes e a morfologia, geralmente estruturas colunares mais delicadas desenvolvem-se em correntes menos turbulentas de áreas protegidas e formas massivas e planares são comuns em águas profundas e agitadas (Dupraz et al., 2006). Embora morfologias simples de laminação possam ocorrer na ausência da esteira, os modelos indicam que as morfologias mais complexas dependem de um fator orgânico em sua regulação.

Esta imagem mostra várias morfologias típicas de estromatólitos como foram inicialmente descritos na literatura e suas versões digitais criadas com o modelo de Dupraz et al. (2006)
Esta imagem mostra várias morfologias típicas de estromatólitos como foram inicialmente descritos na literatura e suas versões digitais criadas com o modelo de Dupraz et al. (2006)

E daí?

Os modelos de ecossistemas geradores de microbialitos permitem entender melhor seus processos de formação. Como reservatórios de petróleo podem ocorrer nestas estruturas a principal aplicação disto é prever como surgem as morfologias, o que as controla, que tipo de ambiente as favorece e etc para desenvolver modelos de reservatórios que tornem a exploração mais barata e segura. Os modelos in vitro são limitados pelo tempo pois parte das características dos microbialitos naturais são devidas ao tempo geológico ou demoram muito para serem recriadas em laboratório. Ademais, os cultivos de microalgas em ambiente controlado tendem a possuir algum grau de seletividade que modifica a comunidade microbiana que torna-se cada vez mais diferente da que ocorre naturalmente.

No modelo in silica o desafio é o levantamento das variáveis e o desenvolvimento de modelos matemáticos de maior verossimilhança, mas é o tipo de modelagem que mais me interessa. Cada simulação exige uma série de calibrações que são específicas do modelo e do sistema modelado. Neste caso, os sistemas microbianos – as variáveis bióticas – são pouco conhecidos no que tange a suas interações metabólicas e morfológicas com a geoquímica do ambiente e fluxo de partículas, esta parte do modelo foi extremamente simplificada. A forma como cada modelo numérico lida com a variação morfológica é um problema pois um único modelo ainda não responde por toda a variação. O que fica claro daqui é que a esteira possui um papel crucial para a formação do estromatólito, ao mesmo tempo é um dos fatores menos influentes em sua morfologia final.

Referências
ResearchBlogging.org

Andres, M., & Pamela Reid, R. (2006). Growth morphologies of modern marine stromatolites: A case study from Highborne Cay, Bahamas Sedimentary Geology, 185 (3-4), 319-328 DOI: 10.1016/j.sedgeo.2005.12.020

Batchelor, M., Burne, R., Henry, B., & Watt, S. (2000). Deterministic KPZ model for stromatolite laminae Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 282 (1-2), 123-136 DOI: 10.1016/S0378-4371(00)00077-7

Dupraz, C., Pattisina, R., & Verrecchia, E. (2006). Translation of energy into morphology: Simulation of stromatolite morphospace using a stochastic model Sedimentary Geology, 185 (3-4), 185-203 DOI: 10.1016/j.sedgeo.2005.12.012

Havemann SA, & Foster JS (2008). Comparative characterization of the microbial diversities of an artificial microbialite model and a natural stromatolite. Applied and environmental microbiology, 74 (23), 7410-21 PMID: 18836014

3 comentários sobre “Como criar seu estromatólito

Deixe uma resposta

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair / Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair / Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair / Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair / Alterar )

Conectando a %s