Explorando a diversidade fúngica na Ilha da Trindade: Um estudo integrado revelando conexões ecológicas

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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Exploring fungal diversity on Trindade Island: An integrated study revealing ecological connections

Primeiro orientador

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José Miguel Ortega
Eduardo Martín Tarazona Santos
Caio Ambrósio Leal Dutra
Sara Cuadros Orellana

Resumo

No Capítulo I, é apresentada uma análise sobre a presença de redes livres de escala em sistemas taxonômicos biológicos. Foram investigadas redes dos domínios Archaea e Bacteria, e dos reinos Fungi, Metazoa e Viridiplantae, com base na metodologia de Broido & Clauset (2019). Sete redes apresentaram características de livre escala, classificadas majoritariamente como "Weak" e, no caso do filo Euryarchaeota, como "Super-Weak". Esses resultados revelam a existência de táxons altamente conectados (nós hub), destacando a importância estrutural desses grupos para a compreensão da biodiversidade e suas implicações ecológicas e biotecnológicas. No Capítulo II, foi realizada uma revisão sistemática, guiada pelas diretrizes PRISMA, sobre estudos que caracterizaram as comunidades microbianas da Ilha da Trindade. A revisão abrangeu análises baseadas em metagenômica shotgun e amplicons de 16S rRNA ou ITS. Os dados mostraram que os solos são dominados por Actinobacteriota, Acidobacteriota e Ascomycota, enquanto ambientes marinhos e de coral apresentam elevada diversidade de Pseudomonadota, Cyanobacteria e arqueas. Evidências indicam que bactérias e fungos têm potencial para biorremediação, especialmente em ambientes contaminados por hidrocarbonetos. Apesar da riqueza microbiana observada, persistem limitações taxonômicas e a necessidade de maior compartilhamento de dados brutos. No Capítulo III, foram investigadas as comunidades fúngicas do solo da Ilha da Trindade por meio de sequenciamento metagenômico shotgun. Amostras de quatro áreas (Fazendinha, Praia dos Andradas, Platô da Gruta e Sopé do Morro do Pão de Açúcar) revelaram 1.708.856 sequências fúngicas, classificadas em 673 gêneros. Os filos Ascomycota, Basidiomycota e Mucoromycota foram predominantes. As análises funcionais evidenciaram o papel de fungos micorrízicos e saprótrofos, com forte influência das propriedades físico-químicas do solo na composição das comunidades. As adaptações metabólicas observadas reforçam a importância ecológica e funcional do micobioma local. Esses três capítulos formam uma abordagem integrada que abrange desde a estrutura global das redes taxonômicas até a caracterização detalhada da diversidade fúngica da Ilha da Trindade. Os resultados reforçam a relevância da ilha como modelo para estudos em ecologia microbiana, conservação de ecossistemas insulares e aplicações biotecnológicas futuras. Também estabelece bases importantes para futuras investigações interdisciplinares.

Abstract

Chapter I presents an analysis of scale-free networks in biological taxonomic systems. Networks from the domains Archaea and Bacteria, as well as the kingdoms Fungi, Metazoa, and Viridiplantae, were investigated based on the methodology of Broido & Clauset (2019). Seven networks exhibited scale-free characteristics, mostly classified as "Weak," while the phylum Euryarchaeota was classified as "Super-Weak." These results reveal the existence of highly connected taxa (hub nodes), highlighting the structural importance of these groups for understanding biodiversity and their ecological and biotechnological implications. Chapter II conducted a systematic review, guided by PRISMA guidelines, on studies characterizing microbial communities on Trindade Island. The review included analyses based on shotgun metagenomics and 16S rRNA or ITS amplicons. Data showed that soils are dominated by Actinobacteriota, Acidobacteriota, and Ascomycota, while marine and coral environments exhibit high diversity of Pseudomonadota, Cyanobacteria, and archaea. Evidence suggests that bacteria and fungi have bioremediation potential, particularly in hydrocarbon-contaminated environments. Despite the observed microbial richness, taxonomic limitations persist, along with the need for greater sharing of raw data. Chapter III investigated fungal communities in Trindade Island’s soil through shotgun metagenomic sequencing. Samples from four areas (Fazendinha, Praia dos Andradas, Platô da Gruta, and Sopé do Morro do Pão de Açúcar) revealed 1,708,856 fungal sequences, classified into 673 genera. The phyla Ascomycota, Basidiomycota, and Mucoromycota were predominant. Functional analyses highlighted the role of mycorrhizal and saprotrophic fungi, with soil physicochemical properties strongly influencing community composition. The observed metabolic adaptations reinforce the ecological and functional importance of the local mycobiome. These three chapters form an integrated approach, spanning from the global structure of taxonomic networks to a detailed characterization of fungal diversity on Trindade Island. The results underscore the island’s relevance as a model for microbial ecology studies, island ecosystem conservation, and future biotechnological applications. They also establish key foundations for future interdisciplinary research.

Assunto

Bioinformática, Metagenômica, Microbiota, Fungos

Palavras-chave

Ilha da Trindade, Metagenômica shotgun, Micro-organismos, Fungos, Redes taxonômicas, Redes livres de escala

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