11.662 vírus recém-identificados revelam vida oculta em zona de mineração em águas profundas do Pacífico

Uma vasta comunidade viral sob áreas de mineração

Cientistas que estudaram sedimentos da Zona Clarion-Clipperton, no Oceano Pacífico, identificaram 11.742 vírus distintos, incluindo 11.662 variedades nunca registradas antes, em uma área que desperta intenso interesse de empresas em busca de metais no fundo do mar. Os vírus recém-identificados representam mais de 99% do total, revelando uma parte em grande medida não catalogada de um ecossistema que pode ser afetado pela mineração.

A pesquisa, publicada na Nature Communications, envolveu Bowen Hou e Lilan Zhang, da Universidade de Chongqing, e Dong Sung, do Segundo Instituto de Oceanografia da China. A equipe examinou mais de 60 amostras de sedimentos coletadas em 2023 e 2024 na região entre o Havaí e o México, onde o oceano chega a cerca de 6.000 metros de profundidade.

A maioria dos vírus parece adaptada a infectar bactérias e arqueias, dois grupos de organismos microscópicos que ajudam a reciclar nutrientes no fundo do mar. As descobertas dizem respeito ao funcionamento de um ecossistema remoto, com pouca ameaça direta aparente à saúde humana.

A descoberta ocorre enquanto pesquisadores investigam dois problemas interligados: como a mineração pode alterar as comunidades microscópicas do fundo do mar e se áreas protegidas poderiam ajudar habitats danificados a se recuperar. Um estudo separado de modelagem computacional sugere que as 13 áreas protegidas da região trocam poucas larvas de animais, enquanto uma expedição europeia examina os danos deixados por um teste de equipamento de mineração realizado em 2021.

Em conjunto, essas investigações dão números concretos a um difícil problema de conservação. Cientistas ainda estão identificando os organismos que vivem na zona de mineração, enquanto governos e empresas avaliam atividades que removeriam seu habitat e revolveriam os sedimentos ao redor.

Como os pesquisadores encontraram os vírus ocultos

A equipe chinesa extraiu DNA e RNA, moléculas que carregam informações genéticas, de testemunhos de sedimentos coletados nos dois anos de amostragem. Os pesquisadores usaram sequenciamento metagenômico, método que lê material genético de uma amostra ambiental mista, sem exigir que cada organismo seja cultivado separadamente em laboratório.

Essa abordagem permite que cientistas procurem vestígios genéticos de muitos vírus em uma pequena quantidade de lama. Comparações com sequências já existentes ajudam a identificar grupos virais distintos e investigar quais organismos esses vírus podem infectar.

Apenas cerca de 4% dos agrupamentos de proteínas identificados no estudo corresponderam a registros em bancos de dados globais existentes. As proteínas desempenham muitas funções dentro de células e vírus, e os pesquisadores agrupam proteínas semelhantes para buscar funções compartilhadas ou relações evolutivas. A baixa taxa de correspondência mostra o quanto dessa diversidade genética das profundezas oceânicas ainda não foi catalogada.

Os dois percentuais em destaque descrevem medidas diferentes. Mais de 99% se refere aos vírus que nunca haviam sido registrados; cerca de 4% diz respeito às correspondências entre agrupamentos de proteínas e registros em bancos de dados. Ambos apontam para uma comunidade pouco representada nos registros científicos existentes.

O que esses vírus fazem no fundo do mar

Bactérias e arqueias realizam reações químicas que movimentam carbono, nitrogênio, fósforo, enxofre e metais nos sedimentos das profundezas oceânicas. Em um local sem luz solar, essas reações ajudam a sustentar a cadeia alimentar local e determinam como os materiais são armazenados ou liberados.

Os vírus influenciam esses processos ao infectar microrganismos hospedeiros. Alguns carregam genes metabólicos auxiliares, instruções genéticas que podem alterar a forma como uma célula infectada processa nutrientes ou reage ao ambiente. A equipe identificou indícios genéticos de que os vírus nos campos de nódulos podem influenciar o metabolismo microbiano, inclusive possíveis respostas ao estresse causado por metais.

Essas funções ainda precisam ser investigadas mais a fundo. As sequências genéticas permitem aos pesquisadores identificar atividades possíveis; são necessárias medições de comunidades vivas para determinar como essas atividades ocorrem no fundo do mar.

Os pesquisadores descreveram na Nature Communications o objetivo de seu levantamento:

uma referência fundamental do ecossistema microbiano antes da mineração para futuras avaliações de impacto ambiental.

Uma referência é um registro das condições antes do início de uma atividade. Neste caso, ela oferece um ponto de partida para que levantamentos futuros acompanhem mudanças nas comunidades virais, em seus hospedeiros e nos processos químicos que elas sustentam.

Por que o mesmo fundo do mar atrai mineradoras

A Zona Clarion-Clipperton abriga a maior concentração conhecida de nódulos polimetálicos do mundo. Essas formações contêm manganês, níquel, cobalto e outros metais procurados para usos industriais, inclusive em eletrônicos e baterias.

Segundo os dados que acompanham a pesquisa sobre os vírus, a Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos concedeu 31 contratos de exploração mineral em águas profundas. Dezessete ficam na Zona Clarion-Clipperton, incluindo cinco detidos pela China. Os contratos de exploração permitem investigar jazidas e condições ambientais; a extração comercial exige um processo regulatório adicional.

Os nódulos também fornecem superfícies duras em um fundo do mar dominado por lama fina. Animais se fixam neles, e alguns servem de abrigo para outros. Remover um nódulo, portanto, significa retirar tanto material mineral quanto um lugar para viver.

O dr. Matthias Haeckel, biogeoquímico do Centro Helmholtz GEOMAR de Pesquisa Oceânica de Kiel e cientista-chefe da expedição SONNE, que investiga os impactos da mineração, descreveu os organismos que vivem nos nódulos:

Normalmente, encontramos de dois a três pequenos organismos em cada nódulo,

O crescimento dos nódulos é excepcionalmente lento. O relato da expedição de Haeckel indica uma taxa de cerca de um a dois milímetros por milhão de anos. As taxas variam entre tipos de nódulos e locais, mas a reconstrução desses habitats leva tempo geológico, muito além da duração de um projeto de mineração.

Os impactos podem ir além das trilhas dos coletores

Veículos de mineração removeriam nódulos e revolveriam os sedimentos da superfície. Partículas finas podem subir na coluna d'água, se dispersar e voltar a se depositar, cobrindo organismos fora do trajeto imediato do coletor. Animais fixados aos nódulos têm poucas chances de escapar.

Haeckel explicou como esse material depositado pode afetar diferentes animais:

Alguns organismos conseguem se limpar, outros não. Os que filtram o alimento da água também têm grande probabilidade de ser afetados,

O estudo sobre os vírus aponta para outra camada de impacto, abaixo dos animais visíveis. O deslocamento dos sedimentos poderia alterar onde vivem os vírus e seus hospedeiros, como eles se encontram e como as comunidades microbianas processam nutrientes e metais. Experimentos anteriores sobre impactos, citados pelos autores, constataram efeitos nos sedimentos dos campos de nódulos que persistiram por décadas.

A equipe também identificou uma possível fonte de recuperação parcial: populações virais e funções genéticas compartilhadas por sedimentos mais profundos e superficiais. Comunidades das camadas mais profundas poderiam contribuir para a reconstrução de algumas comunidades da superfície após um impacto. A extensão dessa contribuição e os efeitos da mineração sobre esses vírus e seus hospedeiros ainda são desconhecidos.

Retorno ao teste de mineração de 2021

A expedição SO322 do navio de pesquisa SONNE está examinando um local na Zona Clarion-Clipperton onde a empresa belga Global Sea Mineral Resources testou um coletor operado remotamente na primavera de 2021. O teste ocorreu a mais de 4.000 metros de profundidade.

Ao longo de 74 horas, a máquina percorreu cerca de 32 quilômetros e coletou nódulos em uma área de 54.000 metros quadrados. Isso equivale a 5,4 hectares, uma área grande o suficiente para permitir que os pesquisadores investiguem tanto as trilhas quanto os sedimentos ao redor afetados pelo teste.

A expedição reúne 39 pesquisadores de 17 instituições em sete países europeus. Os equipamentos incluem o veículo operado remotamente KIEL 6000, o veículo subaquático autônomo ABYSS, instrumentos instalados no fundo do mar e dispositivos para coleta de sedimentos. O trabalho faz parte do MiningImpact, programa de pesquisa que estuda desde 2015 os possíveis efeitos da mineração.

Os cientistas planejam examinar habitats no fundo do mar e na coluna d'água, avaliar por quanto tempo persistem os efeitos das plumas de sedimentos e investigar se superfícies duras artificiais poderiam favorecer a recolonização de áreas onde os nódulos foram removidos.

Haeckel descreveu a dimensão do trabalho de identificação que ainda falta fazer:

Muitas espécies na CCZ são extremamente raras; cerca de 90% das espécies que coletamos até agora ainda não foram identificadas e não têm nome. E ninguém sabe quantas espécies ainda estão por ser descobertas,

Essa estimativa diz respeito às espécies coletadas pelos pesquisadores da expedição, enquanto o índice de 99% do estudo sobre os vírus se refere aos vírus recém-registrados no levantamento de sedimentos. Cada dado mede uma parte diferente da biodiversidade da região, ainda pouco catalogada.

Há poucas rotas entre as áreas protegidas

Um estudo liderado por Molly Kendall James e colegas, publicado na Nature Ecology & Evolution, examinou se as 13 Áreas de Especial Interesse Ambiental da Zona Clarion-Clipperton funcionam como uma rede de conservação conectada.

Muitos animais do fundo do mar começam a vida como larvas transportadas pelas correntes. Se as larvas conseguirem viajar entre áreas protegidas, as populações poderão trocar genes e fornecer novos indivíduos a outros locais. Os pesquisadores modelaram esse deslocamento usando dados de circulação oceânica e mais de 68 milhões de partículas simuladas por execução.

As partículas representavam larvas que derivavam perto do fundo do mar por 19, 35 ou 69 dias. As simulações cobriram janeiro e julho de 2019 e 2023. Mesmo no período mais longo, as distâncias medianas percorridas ficaram abaixo de 100 quilômetros, em comparação com intervalos de aproximadamente 200 a 800 quilômetros entre as áreas protegidas.

Apenas cinco das 156 possíveis conexões diretas entre reservas apresentaram algum intercâmbio. Menos de 0,02% das larvas simuladas liberadas em uma área protegida chegaram a outra, e três rotas responderam por mais de 99% das transferências entre reservas.

O modelo manteve as larvas a cerca de 10 metros do fundo do mar. A duração real da vida larval na região é pouco conhecida, e nadar em camadas mais altas, com correntes diferentes, poderia alterar seus trajetos. Os resultados descrevem as conexões esperadas nessas condições específicas e oferecem aos planejadores um ponto de partida que pode ser testado.

De onde pode vir a recuperação

No modelo, as áreas de mineração receberam 76% das larvas que se fixaram vindas das próprias zonas de mineração, 19% de áreas não protegidas fora dessas zonas e apenas 5% da rede protegida. Portanto, antes de qualquer impacto, as populações locais forneciam a maior parte da reposição simulada.

Em seguida, os pesquisadores testaram um cenário em que as áreas de mineração deixavam de fornecer larvas. Áreas não protegidas fora das zonas de mineração forneciam 81% das larvas que se fixavam, enquanto as áreas protegidas forneciam 19%. Essa mudança mostra por que habitats fora das reservas designadas podem ser muito importantes para a recuperação.

A equipe identificou 53 células de corredores propostos, cada uma medindo 100 por 100 quilômetros, que poderiam conectar as reservas existentes por meio de habitats intermediários. A área combinada seria de 530.000 quilômetros quadrados.

Proteger essas células possibilitou 151 rotas indiretas no modelo e aumentou em 406 vezes o deslocamento entre reservas. A proporção de partículas liberadas em áreas protegidas que chegavam a outra área protegida subiu de cerca de uma em 5.556 para uma em 14.

Apenas 11% da área dos corredores propostos se sobrepunha a zonas de contratos existentes. No cenário de impacto, a rede protegida ampliada fornecia 36% das larvas que se fixavam nas áreas de mineração, em comparação com 19% na configuração atual.

O modelo examinou a perda de fontes de larvas. Plumas de sedimentos, ruído e outros efeitos que ultrapassassem os limites das áreas de mineração exigiriam avaliações adicionais. A contribuição prática do estudo é identificar locais onde a proteção de habitats adicionais poderia melhorar as rotas entre populações.

Decisões se aproximam enquanto os levantamentos continuam

As evidências agora abrangem levantamentos genéticos, modelos de circulação oceânica e a análise direta de um local de teste de mineração. Cada um aborda uma parte diferente da mesma decisão: o que pode ser perdido, como os impactos se propagam e onde a recuperação pode começar.

Entre os principais acontecimentos e próximos passos anunciados estão:

• 2015: O MiningImpact começou a estudar os efeitos ambientais da possível mineração em águas profundas.
• Primavera de 2021: A Global Sea Mineral Resources testou seu coletor na Zona Clarion-Clipperton.
• 2023 e 2024: Pesquisadores coletaram as amostras de sedimentos usadas no levantamento dos vírus.
• Expedição SO322: Cientistas investigam os efeitos duradouros do teste de 2021 e possíveis caminhos para a recolonização.
• 19 de novembro de 2026: Segundo o plano anunciado, estão previstas duas rodadas de concessão de áreas do fundo do mar dos Estados Unidos ao largo da Samoa Americana.

A proposta para a Samoa Americana diz respeito a outro local do Pacífico, diferente da Zona Clarion-Clipperton. As duas áreas propostas para concessão somam mais de 31 milhões de acres e ficam ao lado do Monumento Nacional Marinho do Atol Rose. O governador Pulaali'i Nikolao Pula se opõe à extração mineral comercial nas águas do território.

A proposta dos Estados Unidos ilustra a pressão mais ampla para abrir depósitos no fundo do Pacífico à mineração enquanto as investigações ecológicas continuam. Na Zona Clarion-Clipperton, o novo catálogo de vírus oferece uma ferramenta concreta para avaliações ambientais: agora os pesquisadores podem procurar mudanças em milhares de grupos virais antes não registrados, além de alterações nos animais, na química dos sedimentos e nas conexões entre habitats.

Para o planejamento da conservação, os estudos apontam para duas tarefas que precisam avançar em conjunto. Cientistas devem compreender os organismos e processos em uma área do fundo do mar, enquanto os órgãos reguladores precisam considerar como essa área se conecta às regiões ao redor. A remoção dos nódulos afeta a primeira; a interrupção das rotas de recolonização afeta a segunda.

Principais pontos

• Pesquisadores identificaram 11.742 vírus nos sedimentos da Zona Clarion-Clipperton, incluindo 11.662 variedades nunca registradas antes.
• A maioria parece associada a bactérias e arqueias e pode influenciar a ciclagem de nutrientes e as respostas aos metais.
• O revolvimento dos sedimentos pode afetar as comunidades virais, além dos animais que vivem nos nódulos.
• Um modelo de circulação encontrou apenas cinco conexões diretas entre 156 rotas possíveis entre 13 áreas protegidas.
• A inclusão de 53 corredores de habitat propostos aumentou muito as conexões no modelo.
• A expedição SONNE está examinando os efeitos de um teste de mineração de 2021 para embasar avaliações ambientais e regulamentações.