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http://hdl.handle.net/1843/38230
Type: | Tese |
Title: | Diversidade genética da comunidade microbiana de drenagem ácida de mina em formação |
Authors: | Julliane Dutra Medeiros |
First Advisor: | Guilherme Côrrea de Oliveira |
First Co-advisor: | Sara Cuadros-Orellana |
First Referee: | Jacques Robert Nicoli |
Second Referee: | Andréa Maria Amaral Nascimento |
Third Referee: | Glória Regina Franco |
metadata.dc.contributor.referee4: | Ronnie Alves |
Abstract: | Drenagem ácida de mina (AMD) é caracterizada pelo escoamento ácido que tem origem da ação do intemperismo químico de rochas ricas em metais sulfetados, juntamente com o metabolismo quimiolitotrófico de microrganismos especializados que habitam essas rochas. Apesar de serem estudadas a muitas décadas, muito ainda é desconhecido sobre a dinâmica das comunidades microbianas das AMD, especialmente quando se diz respeito aos estágios iniciais de formação dessas drenagens, quando a acidez ainda é moderada. Neste contexto, essa tese foca na aplicação de técnicas de “OMICA” (metagenômica e genômica de célula única) para tentar resolver essa questão ainda em aberto. Em resumo, no primeiro capítulo foi utilizado o sequenciamento do gene 16S rRNA para descrever a microbiota de drenagem ácida no seu estágio inicial de formação. A AMD foi amostrada em dois períodos (abril 2013 e julho 2014) em uma mina de cobre no norte do Brasil. Nós observamos que a drenagem ácida é um ecossistema único dentro do ambiente de mineração. As elevadas concentrações de cobre obtidas no sedimento dessa AMD está provavelmente conduzindo a comunidade microbiana à uma baixa diversidade. Alguns microrganismos apresentaram alta abundância e persistência no ambiente ao longo do tempo, sendo então considerados parte da microbiota central (core) das amostras de AMD descritas aqui, entre estes estão: membros do domínio Archaea, membros do filo candidato TM7, Acidithiobaciullus, Chitinophagaceae. A fim de compreender o papel de Chitinophagaceae nesse ambiente, o segundo capítulo dessa tese teve como objetivo analisar os genomas parciais de células únicas isoladas da mesma drenagem ácida descrita no capítulo anterior. As células recuperadas pertencem ao gênero Hydrotalea, estreitamente relacionado com a espécie H. flava. Algumas análises sugerem que os genomas de célula única obtidos formam dois clados que são representados por diferentes linhagens. Estas células têm o potencial genômico para denitrificação, resistência à cobre e outros metais. Também foi observado nesses genomas, dois sistemas CRISPR-cas coexistentes. Estes sistemas são conhecidos como imunidade adaptativa herdável dos procariotos. Nós observamos uma heterogeneidade populacional considerando o repertório de CRISPR dessas células. Nossos resultados sugerem que a população de Hydrotalea sp. estudada aqui está se ajustando rapidamente à pressão seletiva, em escala de micro-habitat, exercida pela predação de fagos. |
Abstract: | Acid mine drainage (AMD) is characterized by an acid runoff originated by chemical weathering of metal sulfide-rich rocks together with the chemolithotroph metabolism of some specialized microorganisms inhabiting these minerals. Despite having been studied for many decades, much remains unknown about the microbial community dynamics in AMD sites, especially their composition during their early development, when the acidity is moderate. In this context, this thesis is focused on the application of “OMICs” tools (metagenomics and single cell genomics) to try to solve this issue. In summary, in the first chapter we used the sequencing of 16S rRNA gene to describe the microbiota of AMD in their early stages of formation. The AMD was sampled in two periods (april 2013 and july 2014) from a copper mine in north of Brazil. We observed that acid mine drainage is a unique ecosystem into the mine environment. The high concentration of copper in the sediment of this AMD is probably driving the microbial community to a low diversity. Some microorganisms exhibited a high abundance and persistence in the environment over the time, being part of the core microbiome of AMD samples described here: members of Archaea, candidate division TM7, Acidithiobacillus and Chitinophagaceae. Furthermore, to understand the role of Chitinophagaceae in this environment, the second chapter of this thesis aimed to analyze the draft genome assemblies from single cells that were retrieved from the same AMD described above. These cells belong to the genus Hydrotalea, and is closely related to H. flava. Some analysis suggests that all single-amplified genomes (SAGs) obtained formed two clades that may represent different strains. These cells have the genomic potential for denitrification, copper and other metal resistance. We recovered two co-existing CRISPR-cas systems across SAGs. This system is known as an adaptive and heritable immunity encoded by prokaryotes. We observed heterogeneity in the population regarding their CRISPR repertoire. Our results suggest that the Hydrotalea sp. population studied here is adjusting to a quickly changing selective pressure at the microhabitat scale, and a very likely form of this selective pressure is phage predation. |
Subject: | Genética Bioinformática Drenagem ácida de minas - aspectos ambientais Genômica Metagenômica Microbiota |
language: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | ICB - DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Genética |
Rights: | Acesso Aberto |
metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/38230 |
Issue Date: | 2-Dec-2016 |
Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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