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Microbiologia Ambiental: ecofisiologia de bactérias fototróficas anaeróbias (NanoSIMS)

 Ecophysiology of anaerobic phototrophic bacteria

Ecofisiologia das bactérias fototróficas anaeróbias: Captação de15N e 13C

Esta publicação demonstra a capacidade da ferramenta NanoSIMS de analisar sem cultura o papel ecofisiológico de células individuais, incluindo micróbios menos abundantes e menos ativos

Células individuais das bactérias fototrópicas anaeróbias Chromatium okenii, Lamprocystis purpurea e Clorobium clathratiforme que habitam o lago meromicítico oligotrófico Cadagno, lago alpino estratificado na Suíça, foram analisadas quanto à assimilação de H13CO3- e 15NH4+. Amostras de água obtidas de uma profundidade de 11,5 m foram incubadas após a adição de amônia identificada com 15N e bicarbonato identificado com 13C em condições ambientais de luz e temperatura “in situ”. Após a incubação, as amostras foram hibridizadas com sondas de oligonucleótidos identificadas com HRP, tendo como alvo regiões específicas do 16S rRNA das três espécies. Após a deposição de tyramides contendo flúor, filtros foram imediatamente analisados com a NanoSIMS.

Para cada aquisição, imagens de 12C, 13C, 19F, 12C14N, 12C15N são registradas em paralelo. Regiões de interesse (ROI) são desenhadas ao redor de células individuais, a partir das quais as intensidades de pixel são somadas e, em seguida, proporcionalizadas.
Imagens 19F são imagens elementares FISH que assinam a identidade filogenética e
imagens de coeficiente 13C/12C e 15N/14N medem a atividade metabólica.


Ecophysiology of anaerobic phototrophic bacteria 1

A: a linha representa o coeficiente teórico de Redfield C:N de 6,6
B: Contribuição para a amônia total
C: Contribuição para o total de carbono inorgânico dissolvido e assimilação no sistema por população
Para o cálculo da absorção total de nitrogênio e carbono, foi levada em conta a abundância absoluta de cada espécie, conforme determinado por CARD-FISH

É observada uma grande variabilidade nas taxas metabólicas entre as células individuais da mesma espécie. As populações microbianas no ambiente são heterogêneas, incluindo indivíduos fisiologicamente distintos.
C. okenii, a espécie menos abundante, representando cerca de 0,3% do número total de células, contribui com mais de 50% do total de amônia e absorção de carbono no sistema. Isso revela o significado de micróbios inconspícuos para os ciclos de nitrogênio e carbono no ambiente.

Combinando uma experiência de incubação isotópica com marcação filogenética (in loco, elementar ou fluorescente em um microscópio óptico), a NanoSIMS permite que os microbiologistas quantifiquem a atividade metabólica e as interações de micróbios individuais em seu ambiente sem cultura.

Fonte: A single cell view on the ecophysiology of anaerobic phototrophic bacteria. N. Musat et al., PNAS, 18 de novembro, 2008, vol. 105, nº 46.