Comunidades microbianas e potencial de biomineralização no permafrost de montanha da caverna de gelo Devaux nos Pirineus Centrais

Vida oculta em um mundo que desaparece

No alto dos Pirineus Centrais, uma caverna de gelo pouco conhecida chamada Devaux está encolhendo silenciosamente com o aquecimento do clima. Dentro dessa câmara congelada, cientistas descobriram comunidades ricas de microrganismos vivendo em gelo que podem ter milhares de anos. Esses minúsculos habitantes não apenas sobrevivem ao frio e à escuridão permanentes; eles também podem ajudar a formar delicadas estruturas minerais que registram o clima passado. Entender como esse ecossistema oculto funciona pode nos informar sobre o futuro do permafrost de montanha, oferecer pistas sobre a vida em outros ambientes extremos e até inspirar novas maneiras de aproveitar micróbios para a tecnologia.

A caverna das três formas de gelo

A Caverna Devaux situa-se logo abaixo da altitude onde as temperaturas do ar ficam ao redor de zero o ano todo. Seu interior é dividido em zonas distintas: água corrente e gotejante perto da entrada, gelo sazonal que derrete e recongela a cada ano, e corpos mais profundos de gelo perene que persistem de um ano para o outro. Os pesquisadores amostraram os três habitats — água líquida, gelo sazonal e gelo de longa duração — para comparar sua química e suas comunidades vivas. Eles descobriram que o estado da água, congelada ou líquida, foi o principal fator que separou as amostras: água de rio e gotejamento líquidas eram quimicamente distintas do gelo, especialmente em seu conteúdo de carbono e íons principais, confirmando que cada parte da caverna oferece um ambiente diferente para a vida.

Minerais estranhos moldados por micróbios

A Caverna Devaux abriga um conjunto incomum de minerais chamados carbonatos criogênicos de caverna, que se formam quando a água congela e força substâncias dissolvidas para pequenos bolsões de líquido remanescente. À medida que essa salmoura se concentra, minerais como calcita, aragonita, vaterita, calcita rica em magnésio e nesquehonita cristalizam. Usando microscópios eletrônicos de alta resolução, a equipe observou estruturas carbonatadas globulares e em forma de agulha que se assemelham muito a formas minerais conhecidas de outras cavernas influenciadas por micróbios. Camadas de muco microbiano e superfícies celulares podem atuar como andaimes onde cristais minerais nucleiam e crescem, especialmente em condições levemente alcalinas ricas em cálcio e magnésio. Essas observações sugerem que os minerais de Devaux não são apenas produto do congelamento simples, mas também de atividade biológica.

Comunidades prosperando no frio e na escuridão

Para identificar quem vive nesse habitat congelado, os cientistas sequenciaram marcadores genéticos de bactérias, arqueias e microeucariotos (incluindo fungos e algas). Detectaram mais de 9.000 variantes genéticas distintas, dominadas por bactérias como Proteobacteria, Actinobacteria e Patescibacteria — grupos comumente encontrados em ambientes frios e pobres em nutrientes. A água líquida e o gelo sazonal perto da entrada continham mais organismos que gostam de luz, incluindo cianobactérias e algas verdes, coerente com sua exposição ocasional à luz solar. Em contraste, o gelo perene mais profundo era enriquecido em micróbios adaptados à escuridão e à escassez, incluindo gêneros como Lysobacter, que podem digerir matéria orgânica complexa. Gêneros fúngicos como Penicillium e Cladosporium também foram abundantes, provavelmente reciclando as pequenas quantidades de material orgânico disponível. Notavelmente, mais da metade das sequências eucarióticas não pôde ser associada a organismos conhecidos, destacando um grande reservatório de “matéria microbiana escura” que ainda precisa ser descrito.

Truques metabólicos que constroem minerais

Além de catalogar espécies, a equipe usou tanto pesquisas gênicas direcionadas quanto sequenciamento metagenômico completo para inferir o que esses micróbios podem estar fazendo. No gelo perene, encontraram genes ligados à fixação de carbono, fermentação, metabolismo do metano e ao ciclo do nitrogênio e do enxofre — todas partes-chave da química oculta da caverna. De forma crucial, identificaram genes para enzimas conhecidas por promover a formação mineral: ureases e liases de amônia que elevam localmente o pH, e anidrases carbônicas que aceleram a conversão de dióxido de carbono em íons carbonato. Também detectaram vias para redução de nitrato e sulfato, processos que podem alterar a química da água e favorecer a precipitação de minerais carbonatados e sulfatos. Embora a abundância desses genes seja baixa e a atividade direta não tenha sido medida, sua presença, juntamente com as formas minerais vistas ao microscópio, apoia fortemente a ideia de que os micróbios de Devaux ajudam a impulsionar a precipitação mineral induzida por bactérias ao longo de escalas de tempo longas.

Por que esses micróbios congelados importam

A Caverna Devaux mostra que mesmo em blocos aparentemente sem vida de gelo de montanha, comunidades microbianas complexas sobrevivem e remodelam sutilmente seu entorno. Cada habitat — água corrente, gelo sazonal e gelo perene antigo — abriga sua própria mistura de organismos e condições químicas, e juntos influenciam quais minerais se formam e como crescem. Para não especialistas, a mensagem principal é que micróbios podem agir como engenheiros silenciosos do mundo subterrâneo, deixando “impressões digitais” minerais que registram condições passadas. À medida que o permafrost e as cavernas de gelo encolhem com as mudanças climáticas, estudos como este capturam um arquivo que está desaparecendo, tanto da história climática quanto da diversidade biológica, além de oferecer análogos para ambientes gelados em outros planetas e luas onde parcerias microbo–mineral semelhantes podem um dia ser encontradas.

Citação: Muñoz-Hisado, V., Bartolomé, M., Osácar, M.C. et al. Microbial communities and biomineralization potential within mountain permafrost of the Devaux ice cave in the Central Pyrenees. Sci Rep 16, 6232 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37305-4

Palavras-chave: cavernas de gelo, vida microbiana, biomineralização, permafrost, minerais criogênicos