Este trabalho investigou a diversidade microbiana e a filogenia de arquéias e bactérias em consórcios anaeróbios metanogênicos, originados de sedimentos estuarinos enriquecidos com pentaclorofenol (PCP) e 2,6-diclorofenol (2,6-DCP). Para tanto foram construídas bibliotecas genômicas e utilizados métodos moleculares independentes de cultivo como a Eletroforese em Gel de Gradiente Desnaturante (DGGE) e o seqüenciamento de segmentos específicos do DNAr 16S microbiano. Os resultados da DGGE permitiram verificar alterações na estrutura das comunidades microbianas, as quais provavelmente ocorreram devido às adversidades ocorridas nos sistemas durante o período de incubação como a entrada de oxigênio nos frascos e o acúmulo de compostos clorados no meio de cultivo, principalmente o 2,6-DCP. A estimativa da diversidade beta, realizada pela comparação dos padrões de bandas da DGGE, também permitiu inferir que as alterações nas composições das comunidades de arquéias e bactérias foram devidas às duas estratégias empregadas para o enriquecimento da microbiota autóctone do estuário estudado, ou seja, a pasteurização/não pasteurização das amostras de sedimentos estuarinos. Os resultados das análises filogenéticas revelaram que as seqüências analisadas dos clones bacterianos foram relacionadas ao grupo das bactérias Gram-positivas com baixo conteúdo de G+C pertencentes à Ordem Clostridiales (100%) do Filo Firmicutes e as das arquéias relacionadas ao grupo das metanogênicas pertencentes às Ordens Methanobacteriales (7,1%), Methanosarcinales (14,3%), Methanomicrobiales (57,1%) e arquéias não identificadas (21,4%) do Filo Euryarchaeota. Em relação às bactérias, alguns clones foram identificados como pertencentes aos gêneros Sedimentibacter, Clostridium e Alkalibacter, os quais são representados por microrganismos que apresentam metabolismo fermentativo e requerem a presença de extrato de levedura para o crescimento. Provavelmente as bactérias analisadas neste trabalho fermentaram a glicose e o piruvato, os quais foram utilizados como doadores de elétrons, com conseqüente produção de lactato, etanol, butirato, acetato, formiato e hidrogênio/gás carbônico, que podem ter sido utilizados por outros grupos de microrganismos no processo global da digestão anaeróbia. Tais bactérias foram importantes para o processo global de degradação dos clorofenóis, pois também utilizaram como doadores de elétrons os produtos parcialmente degradados por outras bactérias fazendo com que não houvesse acúmulo desses compostos no sistema. Enquanto que algumas arquéias foram relacionadas a organismos hidrogenotróficos pertencentes aos gêneros Methanoculleus e Methanocalculus, Methanobacterium, e acetotróficos do gênero Methanosaeta, as quais utilizaram como substratos para a metanogênese os subprodutos da fermentação bacteriana, ou seja, o \'H IND.2\'/\'CO IND.2\', o formiato e o acetato, contribuindo assim para a manutenção do equilíbrio das demais reações ocorridas no sistema. Desta forma, os dados obtidos neste trabalho poderão auxiliar na compreensão do funcionamento de ecossistemas contaminados por compostos clorados, bem como contribuir para o desenvolvimento de novos processos biotecnológicos aplicados aos problemas ambientais. / This work aimed to investigate microbial diversity and phylogeny of archaea and bacteria microrganisms methanogenic in estuarine sediment samples enriched with organic sources under methanogenic and halophlic conditions. The samples were obtained from previous study on anaerobic degradation of pentachlorophenol (PCP) and 2,6-dichlorophenol (2,6-DCP). Microbial studies were done by the molecular methods without cultivation requirement, Denaturing Gradient Del Electrophoresis (DGGE) and specific segments of 16S rDNA sequencing. DGGE-profile showed structure changes in microbial community. Probably, as a consequence of \'O IND.2\' intake and accumulation of chlorinated compounds, mainly 2,6-DCP, in the culture medium. The beta diversity estimation showed that changes in arquaea and bacteria communities probably occurred as a consequence of the two enrichment strategies used for estuarine indigenous microorganisms, pasteurization and non-pasteurization of the estuarine sediments samples. Phylogenetic analysis indicated the presence of gram-positive bacterium with low G+C content related to Clostridiales Order (100%) belonging to Firmicutes Phylum, as well as related to methanogenic archaea from Methanobacteriales (7,1%), Methanosarcinales (14,3%) and Methanomicrobiales (57,1%) Order. Non-identified archaeas from Euryarchaeota Phylum were also found (21,4%). Concerning to bacterias, it was identified clones related to genera Sedimentibacter, Clostridium and Alkalibacter, which have fermentative metabolism and require yeast extract to grow. Probably, bacterial cells analised in this work fermented glucose and pyruvate producing lactate, ethanol, butirate, acetate, formiate and hydrogen/carbon dioxide. All these products could be used for other microbial groups in the global process of anaerobic digestion. The bacterial microorganisms were important to global process of chlorophenol degradation because contributed in the overall process utilizing the products partially degraded by other bacterias and preventing its accumulation in the system. Identified archaeal cells were related to hydrogenotrophs microorganisms of the genera Methanosaeta, Methanoculleus, Methanocalculus and Methanobacterium, which utilized the bacterial fermentation sub-products as acetate, \'H IND.2\'/\'CO IND.2\' and formiate as substrate for the methanogenesis, contributing for the maintenance of the balance of other reactions occurred in the system. The results of this work give advanced knowledge about understanding biotechnological process of contaminated ecosystems by chlorinated compounds. Therefore, it could contribute to development of new biotechnological processes applied to environmental problems.

Este trabalho investigou a diversidade microbiana e a filogenia de arquéias e bactérias em consórcios anaeróbios metanogênicos, originados de sedimentos estuarinos enriquecidos com pentaclorofenol (PCP) e 2,6-diclorofenol (2,6-DCP). Para tanto foram construídas bibliotecas genômicas e utilizados métodos moleculares independentes de cultivo como a Eletroforese em Gel de Gradiente Desnaturante (DGGE) e o seqüenciamento de segmentos específicos do DNAr 16S microbiano. Os resultados da DGGE permitiram verificar alterações na estrutura das comunidades microbianas, as quais provavelmente ocorreram devido às adversidades ocorridas nos sistemas durante o período de incubação como a entrada de oxigênio nos frascos e o acúmulo de compostos clorados no meio de cultivo, principalmente o 2,6-DCP. A estimativa da diversidade beta, realizada pela comparação dos padrões de bandas da DGGE, também permitiu inferir que as alterações nas composições das comunidades de arquéias e bactérias foram devidas às duas estratégias empregadas para o enriquecimento da microbiota autóctone do estuário estudado, ou seja, a pasteurização/não pasteurização das amostras de sedimentos estuarinos. Os resultados das análises filogenéticas revelaram que as seqüências analisadas dos clones bacterianos foram relacionadas ao grupo das bactérias Gram-positivas com baixo conteúdo de G+C pertencentes à Ordem Clostridiales (100%) do Filo Firmicutes e as das arquéias relacionadas ao grupo das metanogênicas pertencentes às Ordens Methanobacteriales (7,1%), Methanosarcinales (14,3%), Methanomicrobiales (57,1%) e arquéias não identificadas (21,4%) do Filo Euryarchaeota. Em relação às bactérias, alguns clones foram identificados como pertencentes aos gêneros Sedimentibacter, Clostridium e Alkalibacter, os quais são representados por microrganismos que apresentam metabolismo fermentativo e requerem a presença de extrato de levedura para o crescimento. Provavelmente as bactérias analisadas neste trabalho fermentaram a glicose e o piruvato, os quais foram utilizados como doadores de elétrons, com conseqüente produção de lactato, etanol, butirato, acetato, formiato e hidrogênio/gás carbônico, que podem ter sido utilizados por outros grupos de microrganismos no processo global da digestão anaeróbia. Tais bactérias foram importantes para o processo global de degradação dos clorofenóis, pois também utilizaram como doadores de elétrons os produtos parcialmente degradados por outras bactérias fazendo com que não houvesse acúmulo desses compostos no sistema. Enquanto que algumas arquéias foram relacionadas a organismos hidrogenotróficos pertencentes aos gêneros Methanoculleus e Methanocalculus, Methanobacterium, e acetotróficos do gênero Methanosaeta, as quais utilizaram como substratos para a metanogênese os subprodutos da fermentação bacteriana, ou seja, o \'H IND.2\'/\'CO IND.2\', o formiato e o acetato, contribuindo assim para a manutenção do equilíbrio das demais reações ocorridas no sistema. Desta forma, os dados obtidos neste trabalho poderão auxiliar na compreensão do funcionamento de ecossistemas contaminados por compostos clorados, bem como contribuir para o desenvolvimento de novos processos biotecnológicos aplicados aos problemas ambientais. / This work aimed to investigate microbial diversity and phylogeny of archaea and bacteria microrganisms methanogenic in estuarine sediment samples enriched with organic sources under methanogenic and halophlic conditions. The samples were obtained from previous study on anaerobic degradation of pentachlorophenol (PCP) and 2,6-dichlorophenol (2,6-DCP). Microbial studies were done by the molecular methods without cultivation requirement, Denaturing Gradient Del Electrophoresis (DGGE) and specific segments of 16S rDNA sequencing. DGGE-profile showed structure changes in microbial community. Probably, as a consequence of \'O IND.2\' intake and accumulation of chlorinated compounds, mainly 2,6-DCP, in the culture medium. The beta diversity estimation showed that changes in arquaea and bacteria communities probably occurred as a consequence of the two enrichment strategies used for estuarine indigenous microorganisms, pasteurization and non-pasteurization of the estuarine sediments samples. Phylogenetic analysis indicated the presence of gram-positive bacterium with low G+C content related to Clostridiales Order (100%) belonging to Firmicutes Phylum, as well as related to methanogenic archaea from Methanobacteriales (7,1%), Methanosarcinales (14,3%) and Methanomicrobiales (57,1%) Order. Non-identified archaeas from Euryarchaeota Phylum were also found (21,4%). Concerning to bacterias, it was identified clones related to genera Sedimentibacter, Clostridium and Alkalibacter, which have fermentative metabolism and require yeast extract to grow. Probably, bacterial cells analised in this work fermented glucose and pyruvate producing lactate, ethanol, butirate, acetate, formiate and hydrogen/carbon dioxide. All these products could be used for other microbial groups in the global process of anaerobic digestion. The bacterial microorganisms were important to global process of chlorophenol degradation because contributed in the overall process utilizing the products partially degraded by other bacterias and preventing its accumulation in the system. Identified archaeal cells were related to hydrogenotrophs microorganisms of the genera Methanosaeta, Methanoculleus, Methanocalculus and Methanobacterium, which utilized the bacterial fermentation sub-products as acetate, \'H IND.2\'/\'CO IND.2\' and formiate as substrate for the methanogenesis, contributing for the maintenance of the balance of other reactions occurred in the system. The results of this work give advanced knowledge about understanding biotechnological process of contaminated ecosystems by chlorinated compounds. Therefore, it could contribute to development of new biotechnological processes applied to environmental problems.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-11T18:48:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Cristiane Cabral Moreira_2013.pdf: 13523251 bytes, checksum: 074ac4580deafe5c8066c2684f31beee (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-11T18:48:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Cristiane Cabral Moreira_2013.pdf: 13523251 bytes, checksum: 074ac4580deafe5c8066c2684f31beee (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / O objetivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade dos sedimentos do estuário do rio Cubatão, utilizando de forma integrada diferentes linhas de evidências baseadas em indicadores geoquímicos e ecotoxicológicos. Foram coletadas amostras em três pontos de coleta, denominados de estações na porção estuarina do rio, dentro e fora do mangue. O objetivo foi avaliar o gradiente de distribuição espacial de metais-traço e de indicadores geoquímicos, ao longo das estações de coleta e possíveis efeitos do mangue sobre esta distribuição. Para avaliar a contaminação dos sedimentos, foram medidos os teores totais de Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn e Hg e para entender o comportamento geoquímico deles, foram medidos também P e os teores de matéria orgânica, bem como o Fe, Al, S e Mn, suportes geoquímicos comuns para metais em sedimentos. Para avaliar a potencial disponibilidade destes contaminantes à biota, foi feita uma extração com HCl 1M e o percentual extraído foi comparado com os teores totais encontrado nas amostras, para cada metal. Finamlente, a toxicidade foi avaliada por meio de testes de toxicidade aguda e crônica com o anfípoda Tiburonella viscana e com o copépodo Nitocra sp., respectivamente. Os resultados mostraram uma tendência ao aumento dos teores totais dos metais em direção à montante (rio acima), tanto dentro quanto fora do mangue, exceto na estação intermediária dentro do mangue. Foi verificada mortalidade significativa para T. viscana apenas na Estação intermediária, fora do mangue, e diminuição significativa da taxa de reprodução para Nitocra sp. em todas as amostras. Os efeitos e as respostas observados nos testes de toxicidade, baseados no comportamento geoquímico dos metais não evidenciou causalidade entre as respostas de toxicidade e os teores e distribuição dos metais. Entretanto, os dados não permitem afirmar o contrário, enfatizando a necessidade de uma investigação mais aprofundada, envolvendo um inventário maior de contaminantes dentro de uma malha amostral maior no sistema estuarino do rio Cubatão / The objective of this study was to evaluate the toxicity of the sediments from the Cubatão river’s estuary, integratind data from geochimical and ecotoxicological indicators. Samples were collected from three stations along the estuarine portion of the river, inside and outside the mangrove. The objective was to evaluate the concentrations gradient of trace metals and geochemical indicators as well as the influence of the mangrove in this distribution. To evaluate the sediment contamination, total concentrations of Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn and Hg were measured and to understand their geochemical behavior, total concentrations of P, organic matter, Fe, Al, S and Mn were also measured, for these are common geochemical supports for metals in sediment. To assess the potential availability of these contaminants to the living organisms, an extraction was made with 1M HCl and the percentage extracted was compared with the total content found in the samples for each metal. Finally, the toxicity was evaluated by both acute and chronic tests using the amphipod Tiburonela viscana and the copepod Nitocra sp., respectively. The results showed a tendency in increasing the total levels of metals toward upstream, both inside and outside the mangrove, except for the indermediary sation, inside the mangrove. Significant mortality was observed for T. viscana only for the intermediary station, inside the mangrove while a significant decrease in the reproduction rate for Nitocra sp. was observed in all samples. The effects and results observed in toxicity tests, based on the geochemical behavior of the trace metals measured showed no causality between toxicity and trace metals concentratons or their distribution in these sediments. However, the data are not suficient to affirm the opposite, emphasizing the need for further research involving a larger inventory of contaminants within a larger sampling grid within the estuarine system of Cubatão river