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Type: Tese
Title: Metagenômica aplicada ao estudo de água doce destinada ao consumo humano no município de Ouro Preto, Minas Gerais
Authors: Anna Gabriella Guimarães Oliveira
First Advisor: Luiz Macêdo de Farias
First Co-advisor: Paula Prazeres Magalhães
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Andréa Maria Amaral Nascimento
Abstract: Águas doces superficiais e subterrâneas são ecossistemas aquáticos importantes, que abrigam uma diversidade microbiana complexa e são frequentemente utilizadas como fonte de água para consumo humano. Sendo assim, o estudo do microbioma dessas águas é relevante, uma vez que está diretamente relacionado com saúde pública. Metagenômica, em especial, sequenciamento de alto rendimento do rDNA 16S, tem sido empregado para investigar a comunidade procariótica de fontes de água potável, permitindo um conhecimento mais amplo da estrutura e dinâmica microbiana autóctone do ambiente. Considerando a relevância do tema, o presente trabalho teve como objetivo determinar a composição taxonômica e a diversidade da comunidade de Bacteria e Archaea de fontes de água subterrânea e superficial usadas para consumo humano e a dinâmica da comunidade no sistema de tratamento de água potável do município de Ouro Preto, Minas Gerais. As amostras de água coletadas foram filtradas (poro de 0,22 μm) e a extração de DNA foi realizada empregando-se kit comercial, a partir das membranas filtrantes. O sequenciamento da região V4 do rDNA 16S foi conduzido em plataforma Illumina MiSeq. As sequências geradas foram processadas e, então, agrupadas em OTUs (97% de identidade). As fontes de água superficial exibiram diversidade e composição procariótica similares, sem variações sazonais. Contudo, as fontes de água subterrânea demonstraram um aumento significativo da diversidade na estação chuvosa e diferença na composição procariótica entre as estações. O filo Proteobacteria, classe Betaproteobacteria, OTU Comamonadaceae não classificada, predominou nas fontes de água doce usadas para abastecimento alternativo e público, com exceção das águas subterrâneas na seca, nas quais Firmicutes, classe Bacilli, particularmente Bacillus e Enterococcus, estiveram presentes em abundância superior. No que se refere a características físico-químicas, observou-se, principalmente, correlação positiva significativa dos táxons Bacteroidia, Clostridia, Gammaproteobacteria e Flavobacteria com parâmetros que indicam poluição orgânica e de Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria e Cytophagia com parâmetros indicativos de qualidade adequada da água. Além disso, várias OTUs estavam positivamente correlacionadas com metais pesados, dentre elas Acinetobacter, Bacillus e Enterococcus. Bactérias potencialmente patogênicas relevantes, como Acinetobacter baumanni e Escherichia coli, foram detectadas nas fontes usadas para abastecimento público e alternativo, o que impõe um risco potencial para a população, em especial, quando a água é consumida sem tratamento. O tratamento da água alterou a estrutura da comunidade, observando-se a mudança do predomínio do filo Proteobacteria, classe Betaproteobacteria, na água bruta para Firmicutes, classe Bacilli, OTUs Geobacillus, Bacillaceae não classificada, Enterococcus, Bacillales não classificada e Paenibacillus, na água pós-tratada e no ponto final de distribuição. A redução dos índices de diversidade microbiana e da contagem do rDNA 16S confirmou o efeito do tratamento sobre a comunidade procariótica da água bruta. Resultado preocupante foi a detecção de bactérias potencialmente patogênicas no sistema, como Enterococcus faecalis, Mycobacterium intracellulare e A. baumannii, indicando a resistência dessas bactérias ao tratamento e persistência das mesmas no sistema de distribuição de água.
Abstract: Surface freshwater and groundwater are important aquatic ecosystems that harbor complex microbial diversity and are often used as drinking water. Therefore, the study of the microbiome of these waters is relevant, because it is directly related to public health. Metagenomics, particularly 16S rDNA sequencing has been employed to investigate the procaryotic community of drinking water sources, promoting a better understanding of the structure and autochthonous procaryotic dynamics of the environment. Considering the relevance of the subject this study aimed to determine the taxonomic composition and diversity of the procaryotic community of groundwater and surface water sources used for human consumption and community dynamics in the drinking water treatment system of the municipality of Ouro Preto, Brazil. Water samples were filtered (0.22 μm pore size) and DNA was extracted from the membranes using a commercial kit. Sequencing of the V4 region of the 16S rDNA was performed by Illumina Miseq and the generated sequences were processed and clustered into OTUs (97% identity). Surface water sources exhibited similar procaryotic diversity and composition showing no seasonality. However, groundwater sources showed a significant increase in diversity in the rainy season and differences in procaryotic composition between seasons. The phylum Proteobacteria, class Betaproteobacteria, OTU Comamonadaceae not classified, predominated in freshwater sources used for alternative and public supply, except for groundwater in the dry season in which Firmicutes, class Bacilli, particularly Bacillus and Enterococcus, were detected in a higher abundance. In regard to physicochemical characteristics, a significant positive correlation was observed between Bacteroidia, Clostridia, Gammaproteobacteria, and Flavobacteria taxa with parameters that indicate organic pollution and Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, and Cytophagia with parameters that indicate suitable water. In addition, several OTUs were significantly correlated with heavy metals, among them Acinetobacter, Bacillus, and Enterococcus. Relevant potentially pathogenic bacteria such as Acinetobacter baumannii and Escherichia coli were detected in water sources used for public and alternative supply, representing a potential risk to the population, especially for those not submitted to treatment. Water treatment changed community structure. While phylum Proteobacteria, class Betaproteobacteria, predominated in raw water, phylum Firmicutes, class Bacilli, Geobacillus, Bacillaceae unclassified, Enterococcus, Bacillales unclassified, and Paenibacillus OTUs were dominant in treated water samples (post-treated and tap water). Reduction of procaryotic diversity indexes and 16S rDNA count confirms the effect of treatment on the microbial community of raw water. The detection of potentially pathogenic bacteria such as Enterococcus faecalis, Mycobacterium intracellulare and A. baumannii throughout the distribution system, indicating their persistence consequently to the resistance to treatment processes raises particular concern.
Subject: Microbiologia
Água potável
Purificação da água
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/36370
Issue Date: 26-Oct-2018
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