A pele dos anfíbios, assim como de outros animais, atua como primeira proteção contra agentes patogênicos. A comunidade microbiológica ali residente é composta de algumas espécies de bactérias, e estas, possuem ação antifúngica contra patógenos conhecidos, inclusive Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), o suposto agente principal de declínios de populações de anfíbios em diversas partes do mundo. Uma vez que as variáveis químicas e físicas de um ecossistema influenciam o crescimento, sobrevivência e atividade metabólica dos microorganismos, a microbiota cutânea que atua como barreira de proteção nos anfíbios contra agente infecciosos, provavelmente é afetada quando determinados parâmetros ecofisiológicos são alterados em ambientes florestais fragmentados, modulando assim a vulnerabilidade das populações de anfíbios aos agentes patogênicos. Nossa pesquisa esteve focada na caracterização das comunidades microbianas residentes da pele dos anfíbios em dois contextos de paisagem: fragmento e área contínua. Os parâmetros utilizados para essas análises foram a densidade microbiana e a riqueza de morfotipos de colônias bacterianas. O potencial inibitório do crescimento de patógenos também foi testado em ensaios do tipo cross-strak. As diferenças de densidade e riqueza microbiana entre as paisagens e a presença de táxons típicos de ambiente, apontam para o ambiente como um componente importante na determinação dos perfis das comunidades microbianas dos anfíbios estudados. Essas mudanças são muito provavelmente conseqüências, mas para o entendimento da extensão e natureza de tais conseqüências são necessários estudos adicionais. / The skin of amphibians, as well as that of other animals, acts as a first protection barrier against pathogens. The microbial community resident in the amphibian skin is composed of some species of bacteria that may have antibacterial or antifungal action against known pathogens, including Batrachochytrium dendrobatidis, the alleged principal agent Tleading to declines of amphibian populations around the world. Because the chemical and physical variables of the landscape influence the growth, survival and metabolic activity of microorganisms, the function of skin as a protective barrier against infectious agents in amphibians, is likely affected by parameters that are altered in fragmented forest habitats. Thus, it is important to understand how environmental conditions affect the skin microbiota of amphibians, and the possible induced changes on vulnerability of amphibians to pathogens. Our research aimed to characterize the microbial communities living skin of amphibians in two contexts of landscape: fragment and continuous area. The parameters used for this analysis were density and richness of microbial morphotypes of bacterial colonies. The potential inhibition of pathogen growth was also evaluated using a cross-streak test, and some taxa in these communities were identified using international protocols. The observed differences in microbial density and richness across landscapes, and the presence of bacterial taxa typical of given environments, point out to the role of environmental change as an important component determining the profiles of microbial communities living on the skin of amphibians. These changes are very likely consequential, but understanding the scope and nature of consequences require additional study.

Anfíbios possuem uma microbiota cutânea que os protege contra patógenos. Essa proteção se dá pela produção de moléculas antimicrobianas e pela competição por espaço e nutrientes contra patógenos. Alterações na composição da microbiota, causadas por fatores bióticos e abióticos do ambiente e por fatores ecofisiológicos do hospedeiro, podem afetar a resistência dos anfíbios à doenças. Assim, é possível que ambientes artificiais, por conter condições ambientais diferentes dos naturais e por alterarem aspectos ecofisiológicos dos indivíduos, devem modular a microbiota cutânea de animais mantidos e nascidos em cativeiro. Nós avaliamos diferenças inter e intra-populacionais no perfil da comunidade bacteriana de Scinax alcatraz entre três grupos: indivíduos selvagens; indivíduos nascido em cativeiro; e indivíduos mantidos em cativeiro por dois anos. Também verificamos o efeito temporal de ambientes artificiais no perfil da microbiota cutânea entre e dentre indivíduos selvagens mantidos em cativeiro ao longo de 312 dias. Os parâmetros microbiológicos utilizados foram riqueza de morfotipos bacterianos e abundância de colônias bacterianas. As diferenças encontradas entre populações apontam para o ambiente como um importante modulador da microbiota cutânea. No entanto, as diferenças encontradas entre indivíduos de uma mesma população apontam para a importância de aspectos fisiológicos do hospedeiro na modulação. Por fim, a avaliação temporal foi importante para mostrar que tanto aspectos ambientais quanto aspectos ecofisiológicos atuam juntos na modulação da comunidade bacteriana cutânea de anfíbios mantidos em cativeiro / Amphibians harbor a skin microbiota that provides protection against pathogens. This protection happens by production of antimicrobial substances and by competition for space and nutrients against pathogens. Changes in the microbiota composition, caused by biotic and abiotic factors of the environment and ecophysiology factors of the host, may affect disease resistance of amphibians. As artificial environments contain different environmental conditions compared to natural ones and may alter physiological aspects of individuals, it may modulate the cutaneous microbiota of captive animals. Our study evaluated inter- and intra-population differences in the profile of bacterial community of Scinax alcatraz from three distinct groups: wild individuals; individuals born in captivity and individuals kept in captivity for two years. We also investigated the temporal effects of artificial environments on the cutaneous microbiota profile between and within wild individuals kept in captivity over 312 days. Microbiological parameters analyzed were richness of bacterial morphotypes and abundance of bacterial colonies. The differences found between populations show that the environment may be an important modulator of the microbial community. However the differences between individuals within a population demonstrate the importance of physiological aspects of the host for the composition of the microbiota. Finally, the temporal evaluation performed was important to show that both environmental and ecophysiological aspects act together in modulating the cutaneous microbiota community of amphibians kept in captivity

A pele dos anfíbios, assim como de outros animais, atua como primeira proteção contra agentes patogênicos. A comunidade microbiológica ali residente é composta de algumas espécies de bactérias, e estas, possuem ação antifúngica contra patógenos conhecidos, inclusive Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), o suposto agente principal de declínios de populações de anfíbios em diversas partes do mundo. Uma vez que as variáveis químicas e físicas de um ecossistema influenciam o crescimento, sobrevivência e atividade metabólica dos microorganismos, a microbiota cutânea que atua como barreira de proteção nos anfíbios contra agente infecciosos, provavelmente é afetada quando determinados parâmetros ecofisiológicos são alterados em ambientes florestais fragmentados, modulando assim a vulnerabilidade das populações de anfíbios aos agentes patogênicos. Nossa pesquisa esteve focada na caracterização das comunidades microbianas residentes da pele dos anfíbios em dois contextos de paisagem: fragmento e área contínua. Os parâmetros utilizados para essas análises foram a densidade microbiana e a riqueza de morfotipos de colônias bacterianas. O potencial inibitório do crescimento de patógenos também foi testado em ensaios do tipo cross-strak. As diferenças de densidade e riqueza microbiana entre as paisagens e a presença de táxons típicos de ambiente, apontam para o ambiente como um componente importante na determinação dos perfis das comunidades microbianas dos anfíbios estudados. Essas mudanças são muito provavelmente conseqüências, mas para o entendimento da extensão e natureza de tais conseqüências são necessários estudos adicionais. / The skin of amphibians, as well as that of other animals, acts as a first protection barrier against pathogens. The microbial community resident in the amphibian skin is composed of some species of bacteria that may have antibacterial or antifungal action against known pathogens, including Batrachochytrium dendrobatidis, the alleged principal agent Tleading to declines of amphibian populations around the world. Because the chemical and physical variables of the landscape influence the growth, survival and metabolic activity of microorganisms, the function of skin as a protective barrier against infectious agents in amphibians, is likely affected by parameters that are altered in fragmented forest habitats. Thus, it is important to understand how environmental conditions affect the skin microbiota of amphibians, and the possible induced changes on vulnerability of amphibians to pathogens. Our research aimed to characterize the microbial communities living skin of amphibians in two contexts of landscape: fragment and continuous area. The parameters used for this analysis were density and richness of microbial morphotypes of bacterial colonies. The potential inhibition of pathogen growth was also evaluated using a cross-streak test, and some taxa in these communities were identified using international protocols. The observed differences in microbial density and richness across landscapes, and the presence of bacterial taxa typical of given environments, point out to the role of environmental change as an important component determining the profiles of microbial communities living on the skin of amphibians. These changes are very likely consequential, but understanding the scope and nature of consequences require additional study.

Anfíbios possuem uma microbiota cutânea que os protege contra patógenos. Essa proteção se dá pela produção de moléculas antimicrobianas e pela competição por espaço e nutrientes contra patógenos. Alterações na composição da microbiota, causadas por fatores bióticos e abióticos do ambiente e por fatores ecofisiológicos do hospedeiro, podem afetar a resistência dos anfíbios à doenças. Assim, é possível que ambientes artificiais, por conter condições ambientais diferentes dos naturais e por alterarem aspectos ecofisiológicos dos indivíduos, devem modular a microbiota cutânea de animais mantidos e nascidos em cativeiro. Nós avaliamos diferenças inter e intra-populacionais no perfil da comunidade bacteriana de Scinax alcatraz entre três grupos: indivíduos selvagens; indivíduos nascido em cativeiro; e indivíduos mantidos em cativeiro por dois anos. Também verificamos o efeito temporal de ambientes artificiais no perfil da microbiota cutânea entre e dentre indivíduos selvagens mantidos em cativeiro ao longo de 312 dias. Os parâmetros microbiológicos utilizados foram riqueza de morfotipos bacterianos e abundância de colônias bacterianas. As diferenças encontradas entre populações apontam para o ambiente como um importante modulador da microbiota cutânea. No entanto, as diferenças encontradas entre indivíduos de uma mesma população apontam para a importância de aspectos fisiológicos do hospedeiro na modulação. Por fim, a avaliação temporal foi importante para mostrar que tanto aspectos ambientais quanto aspectos ecofisiológicos atuam juntos na modulação da comunidade bacteriana cutânea de anfíbios mantidos em cativeiro / Amphibians harbor a skin microbiota that provides protection against pathogens. This protection happens by production of antimicrobial substances and by competition for space and nutrients against pathogens. Changes in the microbiota composition, caused by biotic and abiotic factors of the environment and ecophysiology factors of the host, may affect disease resistance of amphibians. As artificial environments contain different environmental conditions compared to natural ones and may alter physiological aspects of individuals, it may modulate the cutaneous microbiota of captive animals. Our study evaluated inter- and intra-population differences in the profile of bacterial community of Scinax alcatraz from three distinct groups: wild individuals; individuals born in captivity and individuals kept in captivity for two years. We also investigated the temporal effects of artificial environments on the cutaneous microbiota profile between and within wild individuals kept in captivity over 312 days. Microbiological parameters analyzed were richness of bacterial morphotypes and abundance of bacterial colonies. The differences found between populations show that the environment may be an important modulator of the microbial community. However the differences between individuals within a population demonstrate the importance of physiological aspects of the host for the composition of the microbiota. Finally, the temporal evaluation performed was important to show that both environmental and ecophysiological aspects act together in modulating the cutaneous microbiota community of amphibians kept in captivity

Orientador: Luciana Campos Paulino / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Biossistemas, 2014

A pele dos anfíbios atua como primeira barreira de proteção contra microorganismos invasores. Além dos componentes mecânicos, essa proteção deve incluir mecanismos bioquímicos e biológicos derivados tanto da comunidade microbiana ali residente quanto da secreção de moléculas bioativas a partir de glândulas dérmicas. Os objetivos gerais deste estudo foram: caracterizar a comunidade microbiana hospedada pela espécie Proceratophrys boiei e analisar a sua relação com comunidades microbianas ambientais; avaliar se nessa espécie a microbiota e a secreção cutâneas podem ser entendidas como um componente de proteção; avaliar a estabilidade de tais componentes a partir de diferentes populações em fragmentos florestais. Especificamente, as seguintes hipóteses foram testadas: 1. A composição da microbiota ambiental varia entre os fragmentos e micro-hábitats de Floresta Atlântica amostrados e tem relação com alguns parâmetros ambientais analisados; 2. A diversidade da microbiota cutânea de P. boiei é relacionada à diversidade da microbiota nos ambientes que ocupa. Ademais, em termos de composição, a microbiota cutânea é um subconjunto da microbiota ambiental que ocorre nos seus micro-hábitats; 3. A riqueza e abundância de bactérias da microbiota cutânea de P. boiei varia entre os diferentes remanescentes de Floresta Atlântica; 4. A riqueza e a abundância de bactérias presente na pele de P. boiei com atividade antimicrobiana varia entre populações ou locais de amostragem; 5. Existe efeito antimicrobiano das secreções sobre alguns patógenos e os perfis das secreções cutâneas diferem entre populações de P. boiei. Os resultados mostraram que a microbiota cutânea de P. boiei apresenta variações entre indivíduos e populações. Além disso, a qualidade do hábitat pode ser importante para a composição de bactérias hospedadas. Existe um compartilhamento de bactérias entre a microbiota cutânea de P. boiei e os micro-hábitats solo e água, ocupados por essa espécie, porém as comunidades dérmicas compõem-se principalmente por bactérias não detectadas nas amostras ambientais analisadas. Foi observada certa estabilidade na estrutura da microbiota cutânea de P. boiei quando analisadas populações distintas, mas variações na distribuição de morfotipos bacterianos em uma mesma localidade ocorre. Microbiota cutânea e secreções dérmicas de P. boiei podem prevenir infecções na pele, dada a atividade antimicrobiana demonstrada nesta pesquisa. Contudo, variações nos espectros de ação foram observadas em ambos os componentes, assim como, diferenças populacionais nas abundâncias e percentuais de bactérias produtoras de antimicrobianos. O estudo também demonstrou que certas características independem do contexto ambiental ocupado pelas populações, uma evidência de que o microambiente da pele dessa espécie oferece condições e certa estabilidade para a colonização de comunidades bacterianas específicas. A sustentabilidade de populações dessa espécie pode estar relacionada às interações entre hospedeiro, microrganismos e ambiente. / The skin of amphibians acts as first barrier of protection against invading microorganisms. Besides the mechanical components, this protection probably include biochemical and biological mechanisms derived from both the resident microbial community and the secretion of bioactive molecules from dermal glands. The aims of this study were to characterize the microbial community hosted by Proceratophrys boiei and analyse its relationship with environmental microbial communities; evaluate whether microbiota and skin secretion of this species can be understood as a protection component; evaluate the stability of these components through different populations in forest fragments. Specifically, the following hypotheses have guided this research: 1. The composition of environmental microbiota varies among microhabitats and fragments of Atlantic Forest and relates to some environmental parameters; 2. The diversity of skin microbiota of P. boiei relates to the diversity of microbes in the environment it occupies. Furthermore, in terms of composition, the skin microbiota is a subset of environmental microbes that occurs in its microhabitat; 3. The richness and abundance of bacteria from the skin microbiota of P. boiei varies between different remnants of Atlantic Forest; 4. The richness and abundance of bacteria present on the skin P. boiei with antimicrobial activity varies between populations or sampling sites; 5. There is antimicrobial activity of the skin secretions against some pathogens and its profiles differ between populations of P. boiei. The results showed variations on the microbial skin of P. boiei between individuals and populations and the quality of habitats could be important for the composition of hosted community. There is a sharing of bacteria between the skin microbiota of P. boiei and the microbial communities of microhabitats soil and water. However, mainly bacteria not detected in environmental samples composes the dermal communities. We observed some stability in the structure of the skin microbiota when analysed different populations, but variations in the distribution of bacterial morphotypes occurs in all sites. Skin microbiota and dermal secretions of P. boiei can prevent infection through the skin, according to the antimicrobial activity demonstrated in this study. There were variations in the action spectrum for both components, but population differences were mainly in abundance and percentage of bacteria producing antibiotics. This research showed the importance of the microbiota and skin secretion of P. boiei as components of protection and the importance of the environment for the composition of these associated communities. At the same time, we have shown that certain characteristics are independent of the environmental context occupied by the population, evidence that the microenvironment of the skin provides a certain stability for the colonization of specific bacterial communities. The sustainability of populations of this species may relates to interactions between host organisms and the environment.

A pele dos anfíbios atua como primeira barreira de proteção contra microorganismos invasores. Além dos componentes mecânicos, essa proteção deve incluir mecanismos bioquímicos e biológicos derivados tanto da comunidade microbiana ali residente quanto da secreção de moléculas bioativas a partir de glândulas dérmicas. Os objetivos gerais deste estudo foram: caracterizar a comunidade microbiana hospedada pela espécie Proceratophrys boiei e analisar a sua relação com comunidades microbianas ambientais; avaliar se nessa espécie a microbiota e a secreção cutâneas podem ser entendidas como um componente de proteção; avaliar a estabilidade de tais componentes a partir de diferentes populações em fragmentos florestais. Especificamente, as seguintes hipóteses foram testadas: 1. A composição da microbiota ambiental varia entre os fragmentos e micro-hábitats de Floresta Atlântica amostrados e tem relação com alguns parâmetros ambientais analisados; 2. A diversidade da microbiota cutânea de P. boiei é relacionada à diversidade da microbiota nos ambientes que ocupa. Ademais, em termos de composição, a microbiota cutânea é um subconjunto da microbiota ambiental que ocorre nos seus micro-hábitats; 3. A riqueza e abundância de bactérias da microbiota cutânea de P. boiei varia entre os diferentes remanescentes de Floresta Atlântica; 4. A riqueza e a abundância de bactérias presente na pele de P. boiei com atividade antimicrobiana varia entre populações ou locais de amostragem; 5. Existe efeito antimicrobiano das secreções sobre alguns patógenos e os perfis das secreções cutâneas diferem entre populações de P. boiei. Os resultados mostraram que a microbiota cutânea de P. boiei apresenta variações entre indivíduos e populações. Além disso, a qualidade do hábitat pode ser importante para a composição de bactérias hospedadas. Existe um compartilhamento de bactérias entre a microbiota cutânea de P. boiei e os micro-hábitats solo e água, ocupados por essa espécie, porém as comunidades dérmicas compõem-se principalmente por bactérias não detectadas nas amostras ambientais analisadas. Foi observada certa estabilidade na estrutura da microbiota cutânea de P. boiei quando analisadas populações distintas, mas variações na distribuição de morfotipos bacterianos em uma mesma localidade ocorre. Microbiota cutânea e secreções dérmicas de P. boiei podem prevenir infecções na pele, dada a atividade antimicrobiana demonstrada nesta pesquisa. Contudo, variações nos espectros de ação foram observadas em ambos os componentes, assim como, diferenças populacionais nas abundâncias e percentuais de bactérias produtoras de antimicrobianos. O estudo também demonstrou que certas características independem do contexto ambiental ocupado pelas populações, uma evidência de que o microambiente da pele dessa espécie oferece condições e certa estabilidade para a colonização de comunidades bacterianas específicas. A sustentabilidade de populações dessa espécie pode estar relacionada às interações entre hospedeiro, microrganismos e ambiente. / The skin of amphibians acts as first barrier of protection against invading microorganisms. Besides the mechanical components, this protection probably include biochemical and biological mechanisms derived from both the resident microbial community and the secretion of bioactive molecules from dermal glands. The aims of this study were to characterize the microbial community hosted by Proceratophrys boiei and analyse its relationship with environmental microbial communities; evaluate whether microbiota and skin secretion of this species can be understood as a protection component; evaluate the stability of these components through different populations in forest fragments. Specifically, the following hypotheses have guided this research: 1. The composition of environmental microbiota varies among microhabitats and fragments of Atlantic Forest and relates to some environmental parameters; 2. The diversity of skin microbiota of P. boiei relates to the diversity of microbes in the environment it occupies. Furthermore, in terms of composition, the skin microbiota is a subset of environmental microbes that occurs in its microhabitat; 3. The richness and abundance of bacteria from the skin microbiota of P. boiei varies between different remnants of Atlantic Forest; 4. The richness and abundance of bacteria present on the skin P. boiei with antimicrobial activity varies between populations or sampling sites; 5. There is antimicrobial activity of the skin secretions against some pathogens and its profiles differ between populations of P. boiei. The results showed variations on the microbial skin of P. boiei between individuals and populations and the quality of habitats could be important for the composition of hosted community. There is a sharing of bacteria between the skin microbiota of P. boiei and the microbial communities of microhabitats soil and water. However, mainly bacteria not detected in environmental samples composes the dermal communities. We observed some stability in the structure of the skin microbiota when analysed different populations, but variations in the distribution of bacterial morphotypes occurs in all sites. Skin microbiota and dermal secretions of P. boiei can prevent infection through the skin, according to the antimicrobial activity demonstrated in this study. There were variations in the action spectrum for both components, but population differences were mainly in abundance and percentage of bacteria producing antibiotics. This research showed the importance of the microbiota and skin secretion of P. boiei as components of protection and the importance of the environment for the composition of these associated communities. At the same time, we have shown that certain characteristics are independent of the environmental context occupied by the population, evidence that the microenvironment of the skin provides a certain stability for the colonization of specific bacterial communities. The sustainability of populations of this species may relates to interactions between host organisms and the environment.