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Microbiologia do Ambiente

Microbiologia do Ambiente

Capítulo I - Introdução

http://correio.cc.fc.ul.pt/~maloucao

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Microbiologia do Ambiente

Capt I Introdução

• O que são microorganismos e qual o ambiente que os rodeia• Microbiologia e ambiente - continuum de interacções. Tipos de ambientes a estudar• “No microbes is an island”• Evolução dos microrganismos no meio líquido e suas adaptações• Fluxos de energia no ecossistema. Cadeias tróficas e reciclagem de nutrientes• Problemas na caracterização das comunidades de microrganismos• Diversidade e seu significado. Noção de grupos funcionais• Terminologias no estudo da microbiologia do ambiente• Noção de ecossistema• Adaptações evolutivas• Ocupação de novos espaços - sucessão ecológica

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Microbiologia do Ambiente

Introdução

Microbiologia Ambiente

2 Domínios

2 Reinos

Akamara

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Introdução

Microorganismos c Base da Vida

Autotróficos Heterotróficos

Fototróficos Quimiotróficos

Energia

Nutrição

Classificação

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Introdução

Microorganismos

Variam com o ambientee o tempo

Sucessão ecológica -ciclos biogeoquímicos

“Ferramentas” úteis aohomem: antibióticos,vitaminas, energia (biogáse etanol), GMO

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Microbiologia do Ambiente

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Interacções

Negativas Neutras Positivas

Riftiapachyptila -Galápagos

ParasitismoCompetição

MutualismoSinergismo

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Microbiologia do Ambiente

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Solo

Água

Atmosfera

Solo

Plantas

Água como veículo

Atmosfera como veículo

Habitats aquáticos

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“No microbe is an island”

Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37

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Evolução num meio líquido

Carga positiva

Carga negativa

Molécula daágua sem carga

Ligações de H2

Dissolução de sais de H2

Biomoléculas hidrofílicas

Biomoléculas hidrófobas

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Evolução da atmosfera

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Fluxos de Energia no Ecossistema

Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37

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Cadeia trófica no ecossistema

Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37

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Cadeia trófica no ecossistema

Minerotrofia

Fitotrofia

Zootrofia

Zootrofia

Investimento

Control

Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37

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Cadeia trófica e reciclagem denutrientes nos gelos do árctico

Melosira arctica

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Caracterização dascomunidades microbianas

São 3 os problemas com que nos defrontamos

1. Diferentes tipos de microrganismos: 2 Domínios, 2 reinos, Akamara

2. Difícil de avaliar a interacção entre eles, que é contínua mas varia no espaço e no tempo

3. Falta de uniformidade nos critérios de caracterização dessas comunidades

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A perspectiva dumaidentificação microbiana

? Espécies de BactériasNa terra (105 - 109)

>6000 Espécies de Bactériasidentificadas

600 Espécies de BactériasImportante para a saude

200 outras Espécies de BactériasPara outros sistemas

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Várias aproximações sobre o nºtotal de espécies bacterianas

~4000-10,000 spp per gram of soil .DNA:DNA ReassociationTorsvik et al. 2002, 1990

~1000 spp.

~70,000 sequences

Phenotypic Numerical TaxonomySSU rRNA

Vitek Database (Biomerieux)Ribosomal Database Project

~3100 spp.Phenotypic Numerical TaxonomyBergey’s Manual of Systematic Bacteriology(Vol. 2)

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Qual o significado de “Diversidade Microbiana”

“For diversity to be a meaningful concept, deserving of all its recent attention, it

must somehow reflect the inner workings of and dynamics of co-occurring

species in space and time.

It must be more than the measurement of this and that….”

Drake et al. 1996

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Mas será que a diversidade interessa?

Se existem 10,000 especies /g de solo, será que nos interesa qual a quantidade quevai perder a sua função no ecossistema ?

Species Richness

Ecosystem Function

redundant species hypothesis

idiosyncratic response

rivet hypothesis

null hypothesis

Adapted from Naeem et al. 1995

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Como se pode estudar adiversidade microbiana?

Quando falamos em diversidade microbiana temos de pensarque, ao contrário do mundo vegetal/animal, existe:

• “Hiperdensidade” das comunidades microbianas107-9 células /g solo impede a existência de base de

dados• “Hiperdiversidade” de comunidades microbianas

> 104 tipos (ou mais) / g soloo Não existem métodos que possam diferenciar os

tipos de microrganismos

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Terminologias no estudo damicrobiologia do ambiente

Limites - capacidade fisiológica duma espécieBarreiras - são “obstáculos” a vencer, eg, físicas, químicas,

biológicasNicho - noção biológica - “profissão” do organismo na

comunidade (Odum), a “chave” para uma fechadura(Blondel), recurso passível de ser utilizado pelas espécies

Habitat - noção física - “morada” do organismo (Odum);“fechadura” correspondente aos factores abióticos (Blondel).

Comunidade - organismos de todas as espécies (=biocenose).Ocupam um mesmo espaço ou biótopo

População - organismos das mesmas espéciesPropágulo - “diásporo” que dá origem a um conjunto de

organismos

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Noção de ecossistema

Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37

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Noção de ecossistema

Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37

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Adaptações evolutivas ao ecossistema

Velho TruismoOs microrganismos podem estar presentes em todos os habitats

∉Potencialmente sim!

Selecção e homeostase

Necessário conhecer os equilíbrios homeostáticos

Barreiras

Modos de dispersão

Modelos matemáticosEstudos epidemiológicos

Interacções

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Possíveis modos dedispersão

Microbiologia Ambiente

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Ocupação de novos espaços

Paralelamente ao que se passa numa sucessão ecológica, podemos encontrar 6 processos

(MacMahon) de ocupação de novos espaços:

1. Nudação - exposição de uma nova superfície

2. Migração - propágulos que aderem ou formam biofilmes, dispersão passiva ou activa

3. Germinação - crescimento dos propágulos

4. Competição - luta pela sobrevivência, adaptação, fuga no tempo ou no espaço

5. Reacção - efeito da comunidade sobre o habitat

6. Estabilização - combinação das características dos organismos presentes confere uma

“assinatura” desse ecossistema, que pode ser definido pelas características químicas,

fisiológicas ou morfológicas.

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Referências

Martins-Loução, MA (2001). Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos

de Ecologia 3: 1-37

Martins-Loução, MA (2002). Fragmentos em Ecologia. FCUL/Escolar Editora

Correia, O. (1998). Sucessão Ecológica. Cadernos de Ecologia 1

Naem et al. (1994). Nature 368: 734-736