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Type: Tese de Doutorado
Title: Fungos em rochas de ecossistemas extremos: taxonomia, diversidade, bioprospecção de metabólitos bioativos e uso como modelos em estudo de astrobiologia
Authors: Vivian Nicolau Goncalves
First Advisor: Luiz Henrique Rosa
First Co-advisor: Carlos Augusto Rosa
Abstract: Alguns ecossistemas são conhecidos como extremos por apresentar características diferentes daquelas encontradas em ambientes em que a maior parte dos organismos é capaz de sobreviver. A vida nesses ecossistemas muitas vezes é dominada por micro-5 organismos, os quais são conhecidos como extremófilos. Neste contexto, a superfície das rochas é considerada um ecossistema extremo devido às baixas ou elevadas temperaturas, mudanças rápidas na atividade de água e radiação UV elevada. Este estudo teve como objetivo caracterizar as comunidades de fungos associados a rochas presentes em ecossistemas extremos e avaliar sua capacidade em produzir metabólitos bioativos, bem 10 como utilizá-las como modelos para estudos de astrobiologia. Amostras de rochas de Campo de Altitude do Brasil, Deserto do Atacama, Chile e da Antártica continental foram coletadas e processadas. Um grama de rocha de cada amostra foi pulverizado, solubilizado e inoculado em quatro meios de cultura diferentes (YM, MYEA, DG18 e DRBC). Após o processamento foram obtidos um total de 444 isolados fúngicos sendo 292 (255 fungos 15 filamentosos e 37 leveduras) de rochas do Campo de Altitude; 81 fungos filamentosos do Deserto do Atacama; e 71 (54 fungos filamentosos e 17 leveduras) do continente Antártico. A maior parte dos isolados foi identificada como representantes do filo Ascomycota e a classe com maior abundância foi Eurotiomycetes. O táxons presentes em maior abundância no Campo de Altitude foram Arthrocatena sp., Cladophialophora sp., Devriesia sp., 20 Herpotrichiellaceae sp., Neophaeothecoidea sp., Paraconiothyrium sp. 1, Pezizomycotina sp. 1, Pseudotaeniolina sp. e Teratosphaeriaceae sp. Tanto no Deserto do Atacama quanto na Antártica continental, os gêneros Cladosporium e Penicillium foram obtidos com as maiores densidades, os quais foram os únicos comuns às rochas de todos os ambientes amostrados. Os maiores índices de riqueza (Margalef) e diversidade (Fisher) foram 25 encontrados para a comunidade de fungos de rochas do Campo de Altitude e os menores para comunidade da Antártica continental. Em relação à dominância (Simpson), o menor valor foi encontrado para a comunidade presente nas rochas do continente antártico (0,88), enquanto que as demais comunidades tiveram o mesmo índice (0,96). Por meio dos coeficientes de similaridade (Sorensen e Bray-curtis), as comunidades fúngicas do Deserto 30 do Atacama e da Antártica continental foram as mais similares. Baseado nas densidades dos táxons obtidos por meio de técnicas de cultivo, o esforço amostral realizado em todas as áreas de coletas indicou que foi alcançado a maior parte da diversidade presente nas rochas estudadas. Os fungos obtidos de rochas foram cultivados e seus extratos testados em diferentes ensaios biológicos para detecção de metabólitos com atividade antimicrobiana, 35 antitumoral, antiviral e antiparasitária. Do total de extratos testados, 6,7% foram ativos contra pelo menos um dos alvos utilizados. O isolado obtido a partir de rochas do Deserto do Atacama, Penicillium chrysogenum UFMGCB 8074, ativo contra Candida albicans (CIM = 62,5 µg/mL) e célula tumoral humana MCF-7, foi selecionado para o fracionamento biomonitorado. Ao final foi identificada a substância ergosterol 5,8-endoperóxido, a qual apresentou atividade contra a bactéria Staphylococcus aureus MRS (CI50 = 13,74 µg/mL), e 5 os ácidos graxos linoléico e á-linolínico, sendo este último ativo contra Cryptococcus neoformans (CIM = 10 µg/mL). A partir dos extratos ativos Acremonium sp. UFMGCB 7138 (CIM = 125 µg/mL contra o fungo Cladosporium shaerospermum) obtido do Campo de Altitude do Brasil e Penicillium cf. coffeae UFMGCB 100021 (CIM = 125 µg/mL contra C. albicans) também foi possível identificar os ácidos graxos palmítico, esteárico, oléico e 10 linoléico em ambos e pentadecanóico e heptadecanóico apenas em Acremonium sp. UFMGCB 7138. Dentre as leveduras obtidas de rochas da Antártica continental, as quais foram testadas nos experimentos de astrobiologia, Rodothorula mucilaginosa AN6ADG-1 não apresentou perda substancial da viabilidade, mesmo após a exposição à radiação UV-C e UV ambiental, bem como em meio de cultura com até 2M de NaCl. A partir dos resultados 15 obtidos neste estudo, pode-se concluir que este trabalho contribuiu para o conhecimento da comunidade fúngica presente em rochas dos ecossistemas estudados, principalmente considerando o pioneirismo do estudo com amostras do Campo de Altitude do Brasil e do Deserto do Atacama. Os resultados de bioprospecção e o estudo químico de extratos ativos demonstraram que a comunidade de fungos presentes em rochas dos ecossistemas 20 amostrados pode ser fonte de espécies produtoras de substâncias bioativas. Além disso, dentro dessas comunidades habitantes de rochas de ecossistemas extremos também pode conter fungos modelos eucariotos para os estudos de vida fora do planeta
Abstract: Some ecosystems are known as extreme due to different characteristics from those found in environments where most organisms are able to survive. Life in these ecosystems is often dominated by microorganisms, which are called extremophiles. In this condition, the rock 5 surface is often considered an extreme ecosystem due to it high or low temperatures, water activity fast changes and high UV radiation. Thus, this study aimed to evaluate the diversity of the fungal community associated with rocks present in extreme ecosystems, its capability to produce prototypes of bioactive metabolites, and use it as a model for astrobiology studies. Samples of Altitude Field rocks of Brazil, Atacama Desert and continental Antarctica 10 were collected and processed. One rock gram of each sample was pulverized, solubilized and plated on four different culture media (YM, MYEA, DG18 and DRBC). After processing, were obtained a total of 444 fungal isolates, been 292 (255 filamentous fungi and 37 yeasts) of Altitude field rocks, 81 filamentous fungi of the Atacama Desert and 71 (54 filamentous fungi and yeasts 17) of the Antarctic continent. Most of the isolates were identified in the 15 phylum Ascomycota and the class with greatest abundance was Eurotiomycetes. Taxa present in greater abundance in the Altitude Field of Serra of Caraça were Arthrocatena sp., Cladophialophora sp., Devriesia sp., Herpotrichiellaceae sp., Neophaeothecoidea sp., Paraconiothyrium sp. 1, Pezizomycotina sp. 1, Pseudotaeniolina sp., Teratosphaeriaceae sp.. Both in Atacama Desert and continental Antarctica genus Cladosporium and Penicillium 20 were isolated with the highest density, wich were the only cosmopolitan genera common to all study sites. The greatest scores of richness (Margalef) and diversity (Fisher) were obtained from the community of rock fungi of Altitude field, while the lowest were found in continental Antarctic. Regarding the Simpson index, the lowest value was also found in the community of rocks from Antarctic continent, while other communities had the same index 25 (0.96). Through similarity coefficients (Sorensen and Bray-Curtis), fungal communities of the Atacama Desert and Antarctic continent were the most similar. Considering density of taxa obtained through cultivation techniques, sampling effort carried out in all areas of collections showed to have been sufficient to achieve full diversity in rocks sampled. The fungi obtained from rocks were grown and their crude extracts tested in different biological assays to detect 30 metabolites with antimicrobial, antitumor, antiviral and antiparasitic activity. Of the extracts tested, 6.7% were active agaisnt at least one of the targets used. The isolate obtained from Atacama Desert rocks, Penicillium chrysogenum UFMGCB 8074, active against Candida albicans (MIC = 62.5 µg/mL) and tumor cell MCF-7, was selected for bioassay-guided fractionation. At the end were identified the substance ergosterol substance 5,8-35 endoperoxide, with activity against Staphylococcus aureus MRS (IC50 = 13.74 µg/mL) and linoleic and á-linolinic fatty acids, the latter being active against Cryptococcus neoformans (MIC = 10 µg/mL). From the active extracts Acremonium sp. UFMGCB 7138 (MIC = 125 µg/mL against the fungus Cladosporium shaerospermum) obtained from Brazil Altitude fields and Penicillium cf. coffeae UFMGCB 100021 (MIC = 125 µg/mL against C. albicans) was also possible to identify the fatty acids: palmitic, stearic, oleic and linoleic, in both and 5 pentadecanoic and heptadecanoic only in Acremonium sp. UFMGCB 7138. Among the yeasts isolated from rocks of continental Antarctica, wich were tested in astrobiology experiments, Rodothorula mucilaginousa AN6ADG-1 showed no significant loss of viability, even after exposure to UV-C and environmental UV, as well as in culture media with up to NaCl 2M. From the results obtained in this study, We can conclude that this work contributed 10 to a better understanding of the fungal community present in rocks of ecosystems studied, especially considering the pioneering study with samples from Brazil Altitude fields and the Atacama Desert. Bioprospecting results and chemical study of bioactive extracts demonstrated that community fungi present in rocks from ecosystems sampled can be a source of bioactive substances producing species. Furthermore, within fungal community 15 that live in rocks from extreme ecossytems may also contain fungi eukaryotes models for studies of life out of the planet
Subject: Microbiologia
Metabólitos
Fungos
Ecossistemas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B2BMTP
Issue Date: 22-Apr-2015
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