Estudo da variação da abundância e diversidade de procariotas em sedimentos subsuperficiais marinhos

Abstract

Os sedimentos marinhos subsuperficiais profundos são, atualmente, um ambiente ainda pouco conhecido do ponto de vista microbiológico, nomeadamente quanto aos processos metabólicos que nele têm lugar e quanto à sua possível influência nos ciclos biogeoquímicos. O acesso a amostras colhidas em sedimentos profundos, particularmente no âmbito dos programas IODP (International Ocean Discovery Program) e ECORD (European Consortium for Ocean Research Drilling) tem permitido recolher informação sobre a estrutura das comunidades de procariotas bem como sobre alguns dos fatores que regulam a sua distribuição e atividade. Este estudo teve como objetivo caracterizar a distribuição e a diversidade estrutural das comunidades de procariotas em sedimentos subsuperficiais profundos colhidos no Arco Izu-Bonin-Mariana, no mar das Filipinas, com recurso a métodos independentes de cultivo (PCR-DGGE) e à contagem de células por microscopia de epifluorescência. Os resultados apontam para a existência de comunidades de Bacteria e Archaea diversas. Os valores do índice de diversidade de Shannon-Weaver (H’) calculados com base nos perfis de DGGE (Bacteria) foram significativamente mais elevados (3,035 – 1,971) nas camadas superficiais (< 140 mafm) do que nos sedimentos (2,519 - 1,049) correspondentes a profundidades superiores entre 163 e 879 mafm. A abundância máxima (8,66 x 106 células.gps-1) foi registada à profundidade de 67 mafm e valor mínimo (2,26 x 106 células.gps-1) foi observado em amostras colhidas a 879 mafm de profundidade. Abundância e diversidade apresentaram correlação negativa com a profundidade e com o teor de sulfato. Os resultados indicam que ao longo da coluna de sedimento se estabelecem comunidades de procariotas estruturalmente diferentes e adaptadas ao ambiente geoquímico prevalecente, nomeadamente em termos dos aceitadores de eletrões disponíveis. O estudo do microbioma destas amostras representativas do ambiente sedimentar subsuperficial profundo será continuado e detalhado, com recurso a técnicas de sequenciação avançada.

Deep marine subsurface sediments are still underexplored habitats, from the environmental microbiology perspective and little is known about the metabolic processes that take place there and on their possible influence on biogeochemical cycles. Samples from deep subsurface sediments collected in the context of the IODP (International Ocean Discovery Program) and ECORD (European Consortium for Ocean Research Drilling) consortium have provided insights on the diversity and structure of prokaryotic communities as well as some of the factors affecting their distribution and activity. This study aimed to characterize the distribution and structural diversity of prokaryotic communities in deep subsurface sediments collected from the Arc Izu-Bonin-Mariana, in the Philippine sea, using methods of molecular analysis (PCR-DGGE) and cell counting by epifluorescence microscopy. The results reveal the existence of structurally different Bacteria communities along the depth profile. The values of the diversity index Shannon-Weaver calculated based on the DGGE profiles of Bacteria were significantly higher (1,971<H’<3,035) near the surface (<140 mbsf (meters bellow sea floor)) than in deeper (163-879 mbsf) sediments (1,049<H’<2,519). The maximum abundance (8,66 x 106 cells.gps-1) was observed at a depth of 67 mbsf and the minimum value (2,26 x 106 cells.gps-1) was observed in samples corresponding to a depth of 879 mbsf. Abundance and diversity were negatively correlated with depth and with sulphate concentration. The results indicate a succession of structurally different Bacteria assemblages along the depth profile, adapted to the prevailing geochemical environment, particularly in terms of availability of electron acceptors. The study of the microbiome of these samples will be further detailed by advanced sequencing techniques.