Author(s):
Henriques, Isabel da Silva 
Date: 2006
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/4737
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Microbiologia; Comunidades microbiológicas; Filogenia; Antibióticos; Bacterioplâncton
Description
As comunidades microbianas são extremamente complexas, estruturadas e
compostas por microrganismos com características grandemente
diversificadas. Estudos recentes permitiram esclarecer que a maioria dos
microrganismos que constituem estas comunidades não são cultiváveis em
condições laboratoriais. Por outro lado a possibilidade da definição de taxa
com base em aspectos moleculares permitiu a construção de árvores
filogenéticas que englobam e relacionam todos os microrganismos
inclusivamente os não-cultiváveis. Estes conhecimentos constituíram a base
para o desenvolvimento de novas técnicas de estudo de comunidades
microbianas complexas, aplicáveis a diversos ambientes naturais.
Neste trabalho foram usadas metodologias independentes do cultivo na
caracterização da diversidade filogenética das comunidades de
bacterioplâncton do estuário Ria de Aveiro.
Estas comunidades apresentam, em termos de composição, consideráveis
semelhanças com comunidades previamente caracterizadas, de outros
sistemas costeiros e estuarinos, geograficamente distintos. Alterações
profundas foram detectadas entre a zona marinha-salobra do estuário e a zona
de água doce. Os grupos filogenéticos dominantes na secção marinha-salobra
do estuário (Bacteroidetes, a-Proteobacteria e g-Proteobacteria) são
substituídos por Bacteroidetes, b-Proteobacteria, d-Proteobacteria e e-
Proteobacteria na secção do estuário com salinidade próxima de zero. Foram
também detectadas alterações sazonais. Verificou-se que as variações de
salinidade e temperatura são responsáveis por uma parcela considerável das
alterações detectadas na composição das comunidades bacterianas ao longo
do gradiente estuarino.
Foram também aplicadas metodologias não dependentes do cultivo para
aceder à diversidade de genes de resistência a antibióticos presentes neste
estuário e que representam risco considerável em termos de saúde pública.
Os métodos utilizados permitiram detectar uma elevada diversidade de
sequências homólogas de genes que codificam b-lactamases de relevância
clínica. A análise destas sequências sugere que este ambiente estuarino
constitui um importante reservatório deste tipo de genes.
Métodos baseados no cultivo de microrganismos foram utilizados no sentido
de obter dados complementares e permitiram confirmar a ocorrência de blactamases
neste estuário e também a prevalência de integrões.
Os resultados obtidos durante este estudo evidenciam que os métodos
baseados no cultivo não permitem aceder à totalidade do potencial genético de
um ambiente natural e introduzem erros consideráveis neste tipo de análise. O
estudo de comunidades bacterianas complexas deve, sempre que possível,
combinar resultados obtidos através da utilização de vários métodos não
dependentes do cultivo e métodos tradicionais baseados no cultivo dos
microrganismos. Prokaryotic communities are extremely complex and structured entities,
composed by extremely abundant and diverse members. Recent advances
such as the awareness of the existence of an unculturable prokaryotic majority,
and growing progresses on taxonomy based on DNA sequences as well as the
establishement of the sequence-based tree of life constituted the support for
the development of novel culture-independent molecular techniques that
offered new ways of studying microorganisms in diverse environments.
In this study culture-independent approaches were applied to characterise the
phylogenetic diversity of bacterioplankton communities from Ria de Aveiro.
The molecular phylogenetic analysis revealed a prokaryotic diversity
comparable to other geographical distinct coastal and estuarine environments
previously studied. Compositional shifts within this community occurred
essentially between the brackish and freshwater sections. Seasonally driven
changes in microbial community in this estuary also occur. The dominant
bacterial groups changed from Bacteroidetes, a-Proteobacteria and g-
Proteobacteria in the marine-brackish section to Bacteroidetes, b-
Proteobacteria, d-Proteobacteria and e-Proteobacteria in the freshwater section
of the estuary. Results suggested that salinity and temperature fluctuations
accounted for a significant amount of the phylogenetic variability detected along
the estuarine gradient.
Culture-independent methodologies were also applied to study the diversity of
genetic molecular determinants of antibiotic resistance within this estuary,
which potentially constitute a risk to human and ecological health. Sequences
representing clinical relevant families of b-lactamases were detected in Ria de
Aveiro. Most of the retrieved sequences were identical or very similar to
b-lactamase gene sequences previously characterised from clinical isolates.
Phylogenetic analysis suggests that this aquatic ecosystem is a reservoir of
molecular diverse putative bla sequences. Culture-dependent approaches were
applied to obtain complementary data on this subject. Considerable levels of
prevalence and diversity of b-lactamase genes and integrons were confirmed to
occur in Ria de Aveiro.
This study reinforces the hypothesis that cultivation-dependent approaches are
insufficiently adequate to study the phylogenetic and functional molecular
diversities of bacterial communities from natural environments. Taken together
obtained results suggested that, whenever possible, complex microbial
communities should be studied by using a combination of different cultureindependent
methodologies and, when necessary, cultivation-based methods
must be applied to the same samples to obtain complementary data. Doutoramento em Biologia
Document Type
Doctoral Thesis
Language
English
Advisor(s)
Correia, António Carlos Matias; Félix Saavedra, Maria José
