Melhorando a capacidade de identificar e estudar espécies de algas

May 16, 2023

A proliferação de algas nocivas cria desafios em todo o mundo para a qualidade da água e gerenciamento de riscos à saúde de humanos, animais selvagens e animais de estimação. Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Oklahoma (OU) está liderando um esforço para melhorar o gerenciamento de florações e toxinas de Microcystis por meio de uma nova taxonomia baseada no genoma.

O professor de biologia da OU Regents, Dave Hambright, e membros de seu Plankton Ecology and Limnology Lab, em conjunto com o professor de microbiologia da OU, Lee Krumholz, colaboraram neste projeto com membros do corpo docente da University of North Carolina, James Madison University e Auburn University.Os resultados de seu trabalho foram publicadosem Avanços da Ciência.

Através do desenvolvimento de uma nova taxonomia baseada no genoma, os pesquisadores pela primeira vez serão capazes de caracterizar nichos ecológicos de Microcystis, incluindo requisitos de nutrientes e sazonalidade e, finalmente, controlar as proliferações prejudiciais de Microcystis. A equipe desenvolveu marcadores genéticos que permitirão aos pesquisadores identificar espécies de Microcystis presentes em sistemas aquáticos. Em seu artigo, os pesquisadores identificaram 16 espécies únicas, com até 30 ou mais prováveis, que são geneticamente distintas, mas que não correspondem às espécies morfologicamente definidas atuais.

"Esta nova taxonomia baseada no genoma estabelece a base para os pesquisadores formularem programas de gerenciamento proativos baseados na ciência para livrar nossas águas das proliferações prejudiciais de Microcystis", disse Hambright. “Nossa capacidade aprimorada de identificar e estudar espécies dessa alga ajudará nossa capacidade de reduzir os riscos à saúde, além de gerenciar e proteger nossos recursos hídricos cada vez mais vulneráveis”.

Compreender a ecologia e a evolução de Microcystis é fundamental para o gerenciamento da qualidade da água e do lago, visando prevenir e reduzir as proliferações prejudiciais de Microcystis. Embora a taxonomia tradicional de Microcystis (classificação em espécies) reconheça várias espécies, essas classificações são controversas, pois são baseadas na morfologia e não em características ecológicas. Além disso, eles entram em conflito com as classificações padrão baseadas em sequências de DNA, que sugerem uma espécie com ecologias complexas e variáveis.

Com base no trabalho da estudante de doutorado em biologia da OU, Katherine Cook, publicado em 2020 na Limnology & Oceanography, o grupo hipotetizou que Microcystis e seu microbioma eram uma comunidade coevoluída de espécies de bactérias interativas complementares (um interactoma), cada uma necessária para o sucesso de os outros. Seu objetivo era examinar a composição genética de Microcystis de todo o mundo usando 122 genomas completos publicados e fazer previsões de possíveis funções metabólicas que podem ser fornecidas pelas bactérias do microbioma. Seu artigo representa a base para esse objetivo na forma de uma classificação taxonômica robusta, incluindo relações evolutivas.

O trabalho foi financiado pela National Science Foundation. Hambright e Krumholz são os principais investigadores com os colaboradores Hans Paerl na Universidade da Carolina do Norte, Morgan Steffen na James Madison University e Alan Wilson na Auburn University. A maioria das análises bioinformáticas neste artigo foi conduzida pelo bolsista de pós-doutorado da OU, Haiyuan Cai, com a ajuda do estudante de doutorado da OU, Chris McLimans. A análise de dados adicionais foi apoiada pela professora assistente de pesquisa da OU, Jessica Beyer.

- Este comunicado de imprensa foi fornecido pela Universidade de Oklahoma