Como fungos e bactérias conseguem “puxar” a chuva das nuvens

Pequenos organismos que vivem no solo - bactérias e fungos - terão uma “superpotência” que lhes permite estender a mão até à atmosfera e “puxar” a chuva para baixo, segundo um estudo recente.

Para perceber como um micróbio pode influenciar uma tempestade, é preciso começar por entender de que forma as nuvens se transformam em precipitação. Lá em cima, na atmosfera, a água nem sempre congela aos 0 °C. À altitude das nuvens, as temperaturas costumam ser muito mais baixas, mas a água pura consegue manter-se líquida até uns arrepiantes -40 °C.

A maior parte da chuva começa por ser gelo. Nas nuvens, há muita água “sobreaquecida” no sentido inverso - isto é, água “sobrerrefrigerada”: líquida, abaixo do ponto de congelação, mas ainda sem se ter transformado em gelo por não ter onde se fixar.

Para uma nuvem passar a produzir chuva ou neve, precisa de uma “semente” - uma partícula minúscula à qual as moléculas de água se possam agarrar, cristalizando em gelo e, depois, caindo das nuvens sob a forma de precipitação.

Poeira, fuligem e sal - empurrados para dentro das nuvens pelo vento - conseguem cumprir esse papel, mas não são particularmente eficazes. Em geral, só começam a actuar 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. Estas bactérias podem viajar das folhas das plantas para as nuvens e desencadear chuva. Para isso, recorrem a proteínas especiais que obrigam a água a congelar a temperaturas tão elevadas quanto -2 °C.

No entanto, uma descoberta recente publicada na revista Science Advances revelou um novo interveniente neste jogo climático: as INpros de origem fúngica.

Enquanto as bactérias mantêm as suas proteínas “fazedoras” de gelo guardadas na sua “pele”, os fungos (sobretudo Fusarium e Mortierella) libertam estas proteínas para o solo que os rodeia.

A forma destas proteínas fúngicas torna-as solúveis em água e mais pequenas do que as bacterianas; além disso, exibem uma actividade de nucleação elevada, o que as transforma em “sementes” de nuvens ainda mais eficazes.

Fazer chover

Isto leva-nos ao ciclo de bio-precipitação. Imagine o chão de uma floresta repleto destes fungos. Quando o vento levanta, as proteínas microscópicas que iniciam o gelo podem ser lançadas para as nuvens. Já lá em cima, funcionam como “sementes” muito potentes.

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

Isto cria um circuito:

• os fungos desenvolvem-se no solo húmido de uma floresta;
• proteínas produzidas pelos fungos são varridas para o céu;
• a chuva é desencadeada por essas proteínas, 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 a fim de acederem aos nutrientes, estes fungos Mortierella são parceiros tranquilos das plantas. Não estão a tentar destruir.

Em vez disso, libertam as suas proteínas nucleadoras de gelo no solo em redor, o que parece criar uma espécie de escudo face a condições adversas e um ambiente rico em nutrientes que favorece tanto o fungo como a planta.

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

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

Eles usam o gelo para conduzir humidade em direcção ao micélio (uma vasta rede subterrânea de fios fúngicos minúsculos), protegem-se de danos causados por geadas irregulares e “apanham boleia” nas nuvens para chegar a novos locais.

O roubo evolutivo

A investigação também esclareceu de que forma fungos da família Mortierellaceae adquiriram a capacidade de formar gelo. Ao analisarem o código genético destes fungos, os investigadores concluíram que não desenvolveram este traço por conta própria.

Há milhões de anos, “emprestaram” o código genético associado a essa função a partir de bactérias, através de um processo conhecido como 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 segmentos de código genético com os seus vizinhos, ganhando uma actualização evolutiva quase instantânea.

Ainda assim, estes fungos são muito mais eficientes a produzir gelo do que as bactérias porque, ao secretarem (ou seja, ao “transpirarem” - existindo fora da célula fúngica) estas proteínas, conseguem revestir o ambiente à sua volta e mantê-las activas no solo mesmo depois de o fungo se ter deslocado.

Estas proteínas são extraordinariamente resistentes. Podem ser arrastadas para ribeiros, secar e transformar-se em poeira, e depois ser levadas para o céu pelo vento.

Porque isto é importante

Esta descoberta pode alterar a forma como a conservação é encarada. Se fizermos um corte raso numa floresta - removendo todas as árvores e deixando o terreno nu - não estamos apenas a perder árvores. Podemos estar a interromper o motor biológico que ajuda a desencadear a precipitação regional.

À medida que enfrentamos um clima em mudança, com secas mais frequentes, compreender estas INpros fúngicas pode ser crucial. Um dia, poderemos usar estas proteínas naturais e biodegradáveis para “semeadura de nuvens” com o objectivo de produzir chuva.

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

As proteínas fúngicas oferecem uma alternativa natural e biodegradável. Também podem ajudar a proteger as culturas do frio. Ao forçarem a formação de gelo mais cedo e de forma mais uniforme, libertam uma pequena quantidade de calor que funciona como uma manta térmica para a planta.

Podemos utilizá-las para produzir neve em pistas de esqui com menos energia, melhorar o sabor de alimentos congelados ao evitar que grandes cristais de gelo danifiquem as células dos alimentos, ou até desenvolver sistemas de arrefecimento ecológicos que dispensem refrigerantes químicos agressivos.

Da próxima vez que for apanhado por um aguaceiro súbito, respire fundo. Esse “cheiro a 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 foi republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.