Bacterioneuston da Ria de Aveiro: abundância, actividade e degradação de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos

Abstract

A microcamada superficial marinha (sea surface microlayer - SML) situa-se na interface entre a hidrosfera e a atmosfera. Esta camada é geralmente definida como o milímetro superior da coluna de água e representa um ambiente único com processos biológicos, químicos e físicos característicos. A SML está envolvida na regulação de processos ambientais e desempenha um importante papel no controlo das trocas de matéria, de origem natural e antropogénica, entre a hidrosfera e a atmosfera. As comunidades bacterianas que habitam a SML, designadas de bacterioneuston, são diferentes do bacterioplâncton que se desenvolve nas águas subjacentes e as suas actividades podem ter um impacto significativo na troca de matéria na interface ar-água. Devido à constituição química da SML, compostos de origem antropogénica de natureza lipofílica, como os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (polycyclic aromatic hydrocarbons - PAH), tendem a acumular neste compartimento da coluna de água. Os níveis de contaminação podem influenciar e activar as comunidades bacterianas com capacidade para metabolizar os PAH, podendo este processo ser crucial na redução da concentração destes compostos. Neste estudo foram analisadas as diferenças entre o bacterioneuston e o bacterioplâncton, quanto à sua actividade heterotrófica, abundância e composição em termos de grupos relacionados com a degradação de PAH, ao longo de um gradiente de contaminação num sistema estuarino (Ria de Aveiro, Portugal). A actividade heterotrófica bacteriana foi avaliada pelas taxas de actividade enzimática extracelular e pelo perfil de utilização de fontes únicas de carbono. A composição das comunidades bacterianas foi avaliada por FISH (Fluorescent In Situ Hybridization) e a diversidade foi analisada por DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis). As taxas de hidrólise enzimática demonstraram uma tendência para um acréscimo na SML relativamente à UW. Não se observaram diferenças significativas entre o bacterioneuston e o bacterioplâncton quanto ao padrão de utilização de fontes únicas de carbono. Ambas as comunidades revelaram idêntica abundância total de microrganismos e abundância relativa do domínio Bacteria. A subclasse γ- Proteobacteria registou os seus valores de abundância relativos mais elevados nas estações de amostragem com maior concentração de PAH de baixo peso molecular. A análise de fragmentos de rDNA 16s por DGGE, sugere que a diversidade bacteriana global é similar entre a SML e a UW. O isolamento de bactérias degradadoras de PAH da SML, evidenciou uma predominância do género Pseudomonas. A análise dos fragmentos do gene gacA, específico de Pseudomonas sp., sugere que a diversidade deste género é superior na SML.

ABSTRACT: The sea surface microlayer (SML) represents the interface between the hydrosphere and the atmosphere. This layer is usually defined as the uppermost millimeter of the water column, and configures a unique environment with characteristic biological, chemical and physical processes. It is accepted that this interface controls environmental processes and plays a major role in regulating the exchanges of natural and anthropogenic substances between the atmosphere and the hydrosphere. Bacterial communities inhabiting the SML (bacterioneuston) are distinct from bacterioplankton developing in the underlying waters (UW), and their activities can significantly impact the exchange of matter across at air–water interface. Due to its chemical nature, the amounts of autochtonous and anthropogenic recalcitrant compounds such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), shown higher concentrations at the SML when compared with the UW. Such levels of contamination may activate bacterial communities able to metabolize PAH compounds, a crucial biological process for reducing PAH contamination. In this study we attempted to compare bacterioneuston and bacterioplâncton communities in terms of heterotrophic activity, abundance, and diversity of PAH degrading bacteria, along a gradient of contamination in an estuarine system (Ria de Aveiro, Portugal). Bacterial heterotrophic activity was described by the rates of ectoenzymatic activity, as well as by the profiles of sole-carbonsource utilization. The composition of bacterial communities was assessed by FISH (Fluorescent In Situ Hybridization) and DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) was applied to access bacterial diversity. The rates of ectoenzymatic hydrolysis were more often higher at the SML than in the UW. The patterns of sole-carbon-source utilization were similar for both communities. Total bacterial abundance and the relative abundance of the Bacteria domain, were also similar in bacterioneuston and bacterioplankton The γ-Proteobacteria subclass, showed the highest values at the estuarine sections were the concentration of low molecular weight PAH was higher. The analysis of 16s rDNA fragments by DGGE indicates that bacterial communities from the SML and UW shown similar diversity. Pseudomonas, was the dominant PAH hydrocarbon-degrading bacteria isolated from the SML. The analysis of Pseudomonas-specific gacA gene fragments indicates a higher diversity of this group in bacterioneuston.