O ciclo do carbono, nitrogênio e enxofre revela nichos microbianos de águas profundas na Fossa de Atacama

Vida na escuridão mais profunda

Lá bem abaixo das ondas, ao largo do norte do Chile, o fundo do mar é frio, escuro e aparentemente desolado. Ainda assim, esses sedimentos abrigam comunidades microbianas ativas que reciclam silenciosamente elementos-chave e ajudam a manter o oceano habitável. Este estudo explora quem são esses micróbios e como ganham a vida nas profundezas da região da Fossa de Atacama, revelando tanto um ecossistema profundo difundido “alimentado pela chuva” quanto um oásis oculto movido por energia química que vaza de baixo.

Duas formas de alimentar um oceano profundo

Os pesquisadores integraram uma expedição ao sistema da Trincheira Peru–Chile, concentrando-se em sedimentos abissais entre cerca de 2.400 e 4.000 metros abaixo do nível do mar. A maioria dos locais amostrados era típico do fundo marinho profundo, onde a vida depende de um gotejar lento de “neve marinha” – minúsculas partículas de plâncton morto e outros detritos que afundam desde a superfície iluminada pelo sol. Nesses lugares, as comunidades microbianas eram surpreendentemente uniformes ao longo de dezenas de quilômetros. Bactérias e arqueias dominavam e ganhavam a vida principalmente degradando esse material orgânico envelhecido, usando oxigênio quando disponível e mudando para outras vias mais fundo no lodo.

Um oásis químico no fundo do mar

Um local, no entanto, sobressaiu. A cerca de 2.800 metros de profundidade, o veículo operado remotamente encontrou sedimentos mais escuros, tapetes microbianos brancos brilhantes e leitos de grandes mariscos. Essas pistas apontavam para um respiradouro frio – um ponto onde fluidos ricos em compostos químicos vazam do fundo do mar sem o calor de uma chaminé hidrotermal. Ali, em vez de dependerem principalmente do detrito que cai de cima, muitos micróbios pareciam explorar compostos de enxofre reduzido ascendentes como fonte de energia. A equipe coletou testemunhos de sedimento dentro e ao redor dessa área para comparar sua química e biologia com a planície envolvente.

Pistas escritas em minerais e moléculas

De volta ao laboratório, os sedimentos revelaram uma história em camadas. Na região, grãos de quartzo e outros fragmentos rochosos misturavam-se aos restos fragmentados de diatomáceas da superfície oceânica, confirmando a ligação com a neve marinha. Mas no sítio especial do respiradouro, o centímetro superior do sedimento continha pequenos cristais de dolomita, e camadas mais profundas estavam repletas de minerais de sulfeto de ferro, como a pirita. Junto com teores elevados de enxofre e ferro, esses minerais sugeriam que fluidos de vazamento promoveram intensas reações químicas no lodo. Ao mesmo tempo, medições da água de poros mostraram pouco oxigênio e sinais de forte redução nas camadas mais profundas, condições ideais para micróbios que usam sulfato e outros compostos em vez do oxigênio para “respirar”.

Micróbios que negociam enxofre, não metano

A equipe utilizou metatranscriptômica, que lê genes ativamente expressos, para mapear quais micróbios faziam o quê. Fora do respiradouro, as comunidades eram dominadas por bactérias e arqueias amantes de oxigênio que oxidam amônia e processam nitrogênio, carbono e traços de enxofre. Dentro do respiradouro, os tapetes superficiais fervilhavam com bactérias oxidantes de enxofre relacionadas às formas filamentosas brancas clássicas, juntamente com mariscos que hospedam parceiros internos que consomem enxofre. A poucos centímetros de profundidade, a comunidade mudou abruptamente: os usuários de oxigênio desapareceram e especialistas anaeróbios assumiram, incluindo micróbios que reduzem sulfato a sulfeto, fixam carbono usando dióxido de carbono dissolvido e degradam compostos orgânicos resistentes. De forma notável, as arqueias típicas que consomem metano, encontradas em muitos respiradouros frios, estavam quase ausentes, e genes-chave do processamento do metano eram raros, apontando para um sistema abastecido principalmente por enxofre em vez de metano.

O que esse mundo oculto nos revela

Em conjunto, as evidências geológicas e genéticas pintam o quadro de uma paisagem de águas profundas com dois modos de vida entrelaçados. A maior parte do fundo marinho nessa região abriga comunidades que sobrevivem da lenta decomposição da neve marinha, reciclando carbono e nitrogênio de maneira relativamente estável. Em contraste, o respiradouro frio atua como um oásis localizado onde a energia química de enxofre reduzido sustenta tapetes densos de bactérias, mariscos e um microbioma subsuperficial altamente especializado. A presença de dolomita em dissolução e de pirita abundante sugere que o vazamento pode ter sido mais intenso no passado, mas mesmo hoje o ciclo do enxofre permanece intenso. Para um observador leigo, a mensagem-chave é que o oceano profundo não é um deserto uniforme: vazamentos sutis de energia química podem esculpir habitats distintos, cada um com seu elenco de microatores que moldam silenciosamente os ciclos globais de carbono, nitrogênio e enxofre.

Citação: Arribas Tiemblo, M., Azua-Bustos, A., Sánchez-España, J. et al. Carbon, nitrogen, and sulfur cycling unveil deep-sea microbial niches in the Atacama Trench. Nat Commun 17, 4606 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70869-3

Palavras-chave: micróbios de águas profundas, respiradouro frio, ciclo do enxofre, neve marinha, Fossa de Atacama