Diversidade filogenética e funcional microbiana em áreas geotermais no Estreito de Bransfield, Península Antártica

• Main Author: Franco, Diego Armando Castillo
• Other Authors: Pellizari, Vivian Helena
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: Portuguese
• Published: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP 2019
• Subjects: Antártica; Diversidade microbiana; Fontes hidrotermais 11; Quimiossíntese; Antarctica; Chemosynthesis; Hydrothermal Vents; Microbial diversity; Antarctic; Antarctic Peninsula; Bransfield Strait; Bridgeman; Bridgeman Island; Hook Ridge; Indian; Pacific; Southern Ocean; Three Sisters; Antarc*
• Online Access: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/87/87131/tde-15052020-153606/; https://doi.org/10.11606/T.87.2019.tde-15052020-153606

O estreito de Bransfield é uma bacia marginal formada por um processo de rifteamento da crosta continental onde são encontrados montes submarinos de origem vulcânica. Sítios hidrotermais no Estreito de Bransfield, especificamente Hook Ridge (HR) tem sua importante localização na distribuição de comunidades quimiossintéticas dentre os oceanos Atlântico, Índico e Pacífico. Estudos prévios nesta região descreveram a macrofauna em Hook Ridge, no entanto, informações relacionadas com as comunidades microbianas que habitam esse sítio geotermal são escassas, assim como os estudos comparando as diferenças entre a estrutura microbiana dos sedimentos em áreas sem e com influência de atividade hidrotermal. Para descrever a diversidade filogenética e funcional de sedimentos marinhos influenciados pela atividade hidrotermal, foram empregadas as técnicas de sequenciamento do gene do RNAr 16S e metagenoma. No Estreito de Bransfield foram selecionados cinco pontos amostrais para coleta do sedimento marinho, denominados: HR6 (1190 m de profundidade), HR4 (1090m), BR1 (Ilha Bridgeman 707m), 3S (Three Sisters 1188 m) e AXE (520m). A atividade hidrotermal em HR6 é caracterizada por ser um fluído difuso a baixa temperatura (∼20°C) e efêmera. A amostra HR6 apresentou filotipos como Acetothermia, Aerophobetes, Aminicentantes, Atribacteria e Campylobacteria, decritos previamente em ambientes geotermais e quimiossintéticos. Além do mais, novos filos de Archaea (Aenigmarchaeota, Altiarchaeales, Hadesarchaea and Asgardaeota), recentemente descritos como quimiolitoautotróficos, foram encontrados exclusivamente em HR6, mostrando um perfil de comunidade microbiana único nesta amostra. Genes envolvidos com vias de fixação de carbono incluindo o ciclo dos ácidos tricarboxílicos reverso (rTCA), via Wood-Ljungdahl e o ciclo 3-Hydroxypropionate/4-Hydroxybutyrate foram identificados em maior proporção em HR6. Os resultados deste estudo confirmam a presença de comunidades microbianas quimiolitoautotróficas e seu potencial como fixador de carbono em Hook Ridge, atestando haver fonte de exsudação potencialmente ativa na região. Bransfield Strait is a marginal basin that was formed by rifting and it hosts a chain of submerged seamounts of volcanic origin. Hydrothermal sites in the Bransfield Strait, such as Hook Ridge (HR), potentially provide a stepping stone between chemosynthetic communities in the Atlantic, Indian and Pacific Oceans. While previous studies have described the macrofauna at the hydrothermally active Hook Ridge, limited information currently exists on the microbial communities inhabiting these sediments, and how they differ from non-hydrothermal deep-sea sediments in the Southern Ocean. Here, we used 16S rRNA sequencing and shotgun metagenomics to describe and compare microbial communities of deep-sea sediments influenced by hydrothermal activity with non-venting areas of the Bransfield Strait. Sediment samples were collected at three different volcanic edifices: Three Sisters (1188 mbsl), HR4 (1090 mbsl), HR6 (1190 mbsl), and near the subaerial volcano Bridgeman Island (707 mbsl). Hydrothermal activity at HR6 is characterized by diffuse flow at low temperatures (∼20 °C) and appears to be ephemeral. Samples from HR6 showed bacterial phylotypes such as Acetothermia, Aerophobetes, Aminicentantes, Atribacteria and Campylobacteria, described in geothermal and chemosynthetic environments. In addition, new archaeal phyla (Aenigmarchaeota, Altiarchaeales, Hadesarchaea and Asgardaeota), recently described as chemolithoautotrophs, were exclusively found at HR6, contributing to an unique microbial community profile of that sample. Genes related with carbon fixation pathways, including reductive tricarboxylic acid cycle (rTCA), Wood-Ljungdahl pathway, and the 3-Hydroxypropionate/4-Hydroxybutyrate Cycle, were identified at HR6, providing further support for hydrothermal activity. Our study confirmed the presence of a chemosynthetic microbial community and the potential for dark carbon fixation at Hook Ridge.