Comunidade microbiana de um tapete hipersalino de Puna Atacama como modelo astrobiológico

Abstract

O estudo dos tapetes microbianos modernos desperta grande interesse em investigações astrobiológicas, pois as informações geradas podem fornecer novos elementos para o entendimento sobre a origem, desenvolvimento e limites da adaptação da vida na Terra, além de oferecer inéditos parâmetros às investigações em ambientes extraterrestres. Com vistas a ampliar os conhecimentos dentro da astrobiologia, objetivou-se estudar a comunidade microbiana presente no tapete hipersalino da laguna Ojos de Campo, situada na Puna Atacama, Argentina, com o propósito de avaliar a composição taxonômica e a tolerância às condições de estresse osmótico. Para tanto, foram realizadas as seguintes análises: (1) composição taxonômica e predição funcional da comunidade microbiana do tapete hipersalino, mediante sequenciamento de alto rendimento do gene 16S rRNA; (2) análises das bactérias cultiváveis por meio do emprego de cultura marinha em três temperaturas diferentes (15, 30 e 45 °C), sob condições aeróbias e anaeróbias e; (3) análise qualitativa da tolerância de isolados aos sais de perclorato de magnésio [Mg(ClO4)2] e análise quantitativa de tolerância da cepa OC 9.7 aos sais de cloreto de sódio (NaCl), sulfato de magnésio (MgSO4) e Mg(ClO4)2. O resultado da composição microbiana demonstrou que os filos majoritários no tapete são: Proteobactérias (44,4 %), Bacterioidetes (8,9 %), Firmicutes (3,8 %), Verrucomicrobia (3,3 %) e Cianobactérias (2,9%). As famílias de maior abundância dos respectivos filos, a incluir Oscillatoriaceae (Cianobactéria), constituiram bactérias capazes de metabolizar o enxofre. A predição metabólica identificou uma comunidade microbiana envolvida no metabolismo do metano, nitrogênio e enxofre. No total, 33 bactérias foram isoladas e identificadas aos gêneros de Bacillus, Halomonas e Shewanella. Destas, 54 % apresentaram tolerância à concentração de 0,5 M de Mg(ClO4)2. A cepa OC 9.7, identificada como Halomonas boliviensis, obteve crescimento em até 1,0 M de Mg(ClO4)2 e constitui resultado inédito. Ademais, mostrou-se tolerante em 25 % de NaCl e 2,0 M de MgSO4. Os resultados mostram que a comunidade microbiana expõe uma possível organização das primeiras formas de vida na Terra. Da mesma forma, organismos que vivem neste ambiente extremo, com tolerância a altas concentrações de sais, podem ser usados em pesquisas astrobiológicas.

The study of modern microbial mats arouses great interest in astrobiological investigations, since the information generated can provide new elements for understanding the origin, development and limits of the adaptation of life on Earth and, enable unprecedented parameters to investigations of extraterrestrial environments.In order to broaden the within astrobiology, the aim of this investigation was to study the microbial community present in the hypersaline mat of the Ojos de Campo lagoon, located in Puna Atacama, Argentina, with the purpose to evaluate the taxonomic composition and tolerance to osmotic stress conditions. For this purpose following analyzes were performed: (1) the taxonomic composition and functional prediction of the microbial community of the hypersaline mat, through high-throughput sequencing of the 16S rRNA gene; (2) analyzes of cultivable bacteria using marine culture at three different temperatures (15, 30 and 45 °C) under aerobic and anaerobic conditions and; (3) qualitative analysis of the tolerance of isolates to the magnesium perchlorate salts [Mg(ClO4)2] and quantitative analysis of the tolerance of the OC 9.7 strain to the sodium chloride (NaCl), magnesium sulphate (MgSO4) and Mg(ClO4)2. The result of the microbial composition showed that the majority phyla on the mat were: Proteobacteria (44.4%), Bacterioidetes (8.9 %), Firmicutes (3.8 %), Verrucomicrobia (3.3 %) and Cyanobacteria (2.9 %). The most abundant families of the respective phyla, includes (Cyanobacteria), constituting of the bacteria capable of metabolizing sulfur.The metabolic prediction identified a microbial comunity involved in the metabolism of methane, nitrogen and sulfur. In total, 33 bacteria were isolated and identified to the genera of Bacillus, Halomonas and Shewanella. Of these, 54 % showed tolerance to 0.5 Mg(ClO4)2 concentration. The OC 9.7 strain, identified as Halomonas boliviensis, grown to 1.0 M Mg(ClO4)2 and is an unprecedented result. In addition, it was tolerant to 25 % of NaCl and 2.0 M of MgSO4. The results show that the microbial community exposes a possible organization of the first life forms on Earth. Similarly, organisms living in this extreme environment with tolerance to high concentrations of salts, might be used in research astrobiology.