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May 14, 2023

O Ciclo do Fósforo: Causa ou Efeito?

“A vida seria impossível sem fósforo”, começa um editorial da Nature.

"A vida seria impossível sem fósforo", começa um editorial na Nature.

Presente nas moléculas do DNA aos lipídios da membrana e aos compostos que transportam energia nas células, ele atua como um nutriente essencial ao lado do nitrogênio.O fósforo move-se através do ambiente em vigorosos ciclos biogeoquímicos , refletindo sua reatividade química e intensa competição por organismos famintos. [Enfase adicionada.]

Como começou este ciclo biogeoquímico? Cientistas da Universidade de Cambridge estão perplexos sobre "Como a vida e a geologia trabalharam juntas para forjar a crosta rica em nutrientes da Terra". Em sua análise, eles observaram que o elemento fósforo parece ter aumentado na crosta na mesma época da explosão cambriana. Um foi a causa ou o efeito do outro? Não parecia coincidência.

Há cerca de 500 milhões de anos, a vida nos oceanos se diversificou rapidamente.Num piscar de olhos— pelo menos em termos geológicos —vida transformadade criaturas simples e de corpo mole a organismos multicelulares complexos com conchas e esqueletos.

Agora, uma pesquisa liderada pela Universidade de Cambridge mostrou quea diversificação da vida nesta época também levou a uma mudança drástica na química da crosta terrestre— a camada superior sobre a qual caminhamos e, principalmente, a camada que fornece muitos dos nutrientes essenciais à vida.

Eles reiteram, como já discutimos anteriormente, que o fósforo (P) é um fator limitante da produtividade biológica. Ao contrário dos outros elementos vitais mais abundantes (C, H, O, N, S), o P deve ser extraído das rochas por intemperismo químico — não em sua forma pura, que é explosiva, mas como PO43- (fosfato). Micróbios e plantas podem utilizar fosfato inorgânico (Pi). Então, outros organismos podem usar as moléculas contendo fosfato produzidas por eles (fosfato orgânico ou Po).

Craig Walton, de Cambridge, aponta que, uma vez que a vida se tornasse abundante nos oceanos, um programa de reciclagem de fósforo poderia começar.

Quando esses organismos morrem, a maior parte do fósforo é devolvida aos oceanos. Esseprocesso de reciclagem eficiente é um controle chavesobre a quantidade de fósforo total no oceano, que por sua vez sustenta a vida, "Énos permite ter toda a vida que vemosao nosso redor hoje, tão compreensivosquando esse processo começoué realmente fundamental", disse Walton.

A Teoria do Oxigênio para a Explosão Cambriana joga em seu modelo, embora ele não diga explicitamente que acredita que o oxigênio causou o aumento repentino na vida animal. Ele apenas aponta a correlação interessante.

Mas, todo esse poder de reprocessamento biológicodepende de oxigênio . É isso que alimenta as bactérias responsáveis ​​pela decomposição do material orgânico morto que devolve o fósforo aos oceanos.

Os pesquisadores acham queum aumento no oxigênio por volta da época da explosão cambriana pode explicar por que o fósforo aumentou em rochas. “Se o oxigênio aumentou naquele momento, então mais oxigênio pode ter estado disponível para quebrar a biomassa do mar profundo e reciclar o fósforo para as regiões costeiras rasas”, disse Walton.Mover esse fósforo de volta para a terra significava que ele estava mais bem preservado nas rochas que compõem os continentes.“Essa série de mudanças foi responsável por alimentar a atividade da vida complexa como a conhecemos”, disse Walton.

O oxigênio, portanto, é um terceiro componente essencial no ciclo do fósforo.

"É complicado desvendar a sequência de eventos -se a vida complexa evoluiu em parte devido ao aumento do suprimento de oxigênio e fósforo, para começar, ou se eles foram de fato totalmente responsáveis ​​pelo aumento da disponibilidade de ambos, ainda é um tema controverso." Walton e a equipe agora procuram investigaro gatilho para e o tempodeste enriquecimento de fósforo na crosta com mais detalhes.

Resumindo, há uma notável interação da biologia com dois elementos abióticos (oxigênio e fósforo) que sustentam a vida em nosso planeta. Os cientistas de Cambridge não conseguiram decidir o que veio primeiro, como o ciclo foi acionado e como as coisas permaneceram em equilíbrio depois que o ciclo foi iniciado.