Apesar da sua importância, os cientistas pouco sabem sobre quais os micróbios que vivem no Ártico e o que fazem. Porquê? Principalmente devido a limitações metodológicas, os estudos realizados até agora basearam-se na sequenciação de apenas pequenos fragmentos de ADN microbiano, o que dificulta a identificação exata de muitas espécies.

É aqui que entra este estudo. Os cientistas queriam testar se existiam diferenças entre a sequenciação do gene 16S rRNA completo e apenas a sequenciação de pequenas regiões do gene na identificação das comunidades microbianas. Além disso, testaram a influência das bases de dados, comparando a base de dados SILVA, normalmente utilizada, com a base de dados mais recente Genome Taxonomy Database (GTDB). Os investigadores presumiram que a sequenciação de todo o gene e a utilização da GTDB para a atribuição taxonómica permitiria obter uma visão muito mais completa e precisa das comunidades microbianas do Ártico. Os resultados? De facto, utilizando as duas ferramentas combinadas, os investigadores conseguiram identificar muitas mais espécies microbianas (Figura 1). Não só confirmaram a presença de grupos conhecidos, como também descobriram novas linhagens e classificaram melhor muitas espécies que anteriormente tinham sido difíceis de identificar com tal detalhe taxonómico.

Porque é que isto é importante? Como o Ártico está a aquecer mais rapidamente do que qualquer outra região da Terra, compreender o funcionamento dos seus ecossistemas é mais urgente do que nunca. As comunidades microbianas são incrivelmente sensíveis às mudanças de temperatura e de nutrientes e, se se alterarem, os efeitos podem se repercutir em todo o ecossistema. Assim, ao saber quem são estes micróbios e como funcionam, os cientistas podem monitorizar/prever melhor a forma como o Ártico está/irá responder às alterações climáticas.

Este estudo oferece-nos uma forma mais clara de investigar a vida oculta do Oceano Ártico. Ao utilizar a sequenciação de genes completos e ferramentas de classificação modernas, os investigadores identificaram mais espécies, traçando um quadro mais pormenorizado da vida microbiana do Ártico.

Fonte: Pascoal, F., Duarte, P., Assmy, P. et al. Full-length 16S rRNA gene sequencing combined with adequate database selection improves the description of Arctic marine prokaryotic communities. Ann Microbiol 74, 29 (2024). https://doi.org/10.1186/s13213-024-01767-6

Autor: Lucas Bastos

A experiência realizada durou 7 dias, tendo sido efectuadas duas injeções intraperitoneais (ao dia 0 e ao dia 2) com tampão salino (controlo) ou com uma endotoxina bacteriana de Escherichia coli (lipopolissacárido, LPS). Após 5 dias da última injeção, os animais foram eutaneziados e o plasma e os dois tecidos imunes foram recolhidos. Os principais resultados obtidos demonstraram que a concentração média do ião de ferro (Fe2+) no plasma não foi afetada pelo tratamento com LPS nas duas espécies. No entanto, a expressão genética foi modificada pelo LPS e essa resposta foi variável entre os dois tecidos e espécies, sendo mais acentuada no fígado e na N. coriiceps. O LPS provocou um aumento da variabilidade individual na maioria dos genes analisados, mesmo nos genes onde não se verificou diferenças estatisticamente significativas, sugerindo diferentes sensibilidades individuais e reações diferentes destes animais selvagens.

Os autores também identificaram que os genes relacionados com o ferro tiveram uma resposta atenuada e homogénea ao LPS, sem relação detetável entre o Fe2+ plasmático e a expressão genética dos genes avaliados. Como conclusão, a exposição ao LPS induziu uma resposta multivariada em ambos os tecidos e espécies de modo a promover a acumulação intracelular de ferro, o que indica que os Nototenióides Antárticos usam a imunidade nutricional inata como mecanismo de defesa contra patógenos bacterianos.

———————-

Fonte: Martínez, D. P., Sousa, C., Oyarzún, R., Pontigo, J. P., Canario, A. V. M., Power, D. M., et al. (2020). LPS Modulates the Expression of Iron-Related Immune Genes in Two Antarctic Notothenoids. Front. Physiol. 11, 102. DOI: 10.3389/fphys.2020.00102

Autora: Cármen Sousa

Para além de serem responsáveis por processos bioquímicos essenciais ao correcto funcionamento do ecossistema, as bactérias possuem bastante potencial a nível biotecnológico, dado serem capazes de produzir compostos com propriedades medicinais com interesse para a indústria farmacêutica. Técnicas de sequenciação de ADN permitem identificar que grupos de bactérias estão presentes num local e compreender a sua distribuição no ambiente. Mas para estudos do potencial biotecnológico, o seu isolamento, cultivo e manutenção em laboratório são essenciais. Aqui surge um entrave, dado que para grande parte das espécies não se consegue o seu isolamento e cultivo em laboratório.

Por essa razão, no nosso estudo utilizamos uma abordagem conjugada de técnicas de sequenciação de ADN e novas técnicas de isolamento e cultivo de bactérias para estudar a diversidade de dois grupos bacterianos importantes a nível biotecnológico – as Actinobactérias e as Cianobactérias.

Este estudo demonstrou a importância de conjugar técnicas de cultivo e sequenciação pois os métodos de cultivo conseguiram detectar Actinobactérias e Cianobactérias que não foram detectadas com os métodos de sequenciação. As novas técnicas de cultivo foram capazes de recuperar não só espécies raras mas também possíveis novas espécies, com potencial para futuras aplicações biotecnológicas.

Assim, ao combinar ambas as abordagens, este estudo foi capaz de aumentar o conhecimento sobre as espécies de bactérias da Terra de Vitória na Antártica e apontar caminhos para a sua utilização futura.

————-

Fonte: Rego A, Raio F, Martins TP, Ribeiro H, Sousa AGG, Séneca J, Baptista MS, Lee CK, Cary SC, Ramos V, Carvalho MF, Leão PN, Magalhães C (2019) Actinobacteria and Cyanobacteria Diversity in Terrestrial Antarctic Microenvironments Evaluated by Culture-Dependent and Independent Methods. Front. Microbiol. 10:1018. doi: 10.3389/fmicb.2019.01018

Autoras: Adriana Rego & Mafalda Baptista

E como é que estas comunidades sobrevivem em condições tão extremas?

Para alem das próprias adaptações biológicas, as comunidades podem desenvolver-se em zonas mais protegidas, como é o caso de ambientes líticos: fendas ou interstícios das rochas ou ainda carcaças de focas mumificadas (permitem estabilidade física, maior proteção contra os raios UV e aumentam a disponibilidade de água). Deste modo, estes ambientes apresentam-se como “hot spots” de biodiversidade contribuindo para o aumento da produtividade.

Quais os efeitos das mudanças climáticas nas comunidades microbianas dos desertos 

secos da Antártida?

Apesar de imprevisível pensa-se que o aquecimento global possa induzir o crescimento de outros grupos microbianos alterando a competitividade dentro da comunidade, contribuindo para a alteração da biodiversidade que por consequente vai levar a uma alteração  da  actividade  microbiana  e  dos  ciclos  biogeoquimicos  (são regulados pela actividade biológica). Isto é relevante uma vez que interações pré estabelecidas entre espécies podem actuar como tampões a respostas à mudança dos ecosistemas, no 

entanto a alteração dessas interacções pode colocar em causa a integridade destes.

Fonte:

———–

Cary, S. C., McDonald, I. R., Barrett, J. E., & Cowan, D. A. (2010). On the rocks: the microbiology of Antarctic Dry Valley soils. Nature Reviews Microbiology, 8(2), 129-138.  doi: 10.1038/nrmicro2281

Autora: Maria Monteiro