Distribuição, evolução morfofisiológica e testes de toxicidade (PFOA) de diatomáceas

Abstract

Resumo: Diatomáceas são microalgas que compõem a base da cadeia trófica e possuem parede celular composta por sílica a qual está diretamente relacionada com a divisão celular e identificação do táxon (taxonomia). Estas microalgas apresentam grande diversidade de espécies e são encontradas em diversos habitats, porém a identificação de espécies para diversos táxons das diatomáceas ainda não segue padrões universais aceitos para a comumidade científica. Identificações equivocadas podem comprometer diferentes estudos, como a análise de bioindicadores, na distribuição de espécies e na diversidade. O uso de ferramentas genéticas em conjunto com dados morfológicos poderia auxiliar nesta questão, porém ainda não há consenso sobre qual ou quais regiões do genoma de diatomáceas deveriam ser utilizadas. Os objetivos deste trabalho foram: 1) no primeiro capítulo, apontar o status sobre a identificação, distribuição e situação atual das espécies do gênero Brachysira. 2) No segundo capítulo, avaliar o efeito do ácido perfluorooctanóico (PFOA) no crescimento algal e na resposta fisiológica de defesa em diatomáceas como um possível bioindicador. 3) No terceiro capítulo, analisar a distribuição das espécies do gênero Gomphonema, um dos gêneros com maior número de espécies em diatomáceas, e ainda comparar a distribuição de caracteres morfológicos acoplada em uma árvore filogenética obtida a partir de sequências de DNA disponíveis em banco de dados. Para o gênero Brachysira foram observadas algumas incongruências na identificação das espécies, sendo que estudos moleculares para este gênero ainda são preliminares. A distribuição da diversidade se concentrou na Nova Caledônia assim como esforço amostral. Na Europa e no Brasil (Sul e Sudeste) também foi possível identificar um esforço amostral. Diatomácea teve seu crescimento afetado por PFOA (Acido Perfluorooctanóico) de forma indireta, porém o conteudo de Malondialdeído (MDA) apresentou uma relação positiva com a concentração de PFOA, mostrando que a célula na presença desse ácido ativa sua auto defesa. A análise da distribuição de caracteres morfológicos para o gênero Gomphonema, indicou que a presenca de estigma e forma da margem valvar foram os melhores caracteres para separar os grupos. A diversidade de espécies se concentrou apenas em um local no Canadá, provavelmente devido a estudos extensivos. Na Índia foram observados hotspots de diversidade, já descritos para outros organismos como plantas e animais. Em conclusão para estudos que envolvam diversidade morfológica das espécies para diatomáceas é necessário a adoção de outras ferramentas, tal como dados genéticos, para uma identificação mais acurada e que evite resultados equivocados, como por exemplo, em estudos com bioindicação. O uso de diatomáceas como bioindicador acarreta respostas fisiológicas desses organismos que ainda não são bem compreendidas e que precisam ser minuciosamente estudadas, principalmente devido ao seu genoma complexo, que deu origem a diferentes rotas metabólicas.

Abstract: Diatoms are microalgae that form part of the base of the food chain and have a cell wall composed of silica which is directly related to cell division and taxon identification (taxonomy). These microalgae have a great diversity of species that are found in different habitats, however the identification of species for different taxa of diatoms is not an easy task. And the mistaken identifications can tend to results from several areas of study, as in the analysis of bioindication and distribution of cosmopolitan, endemic and diversity species. The use of genetic tools in conjunction with morphological data could help in this matter, however due to the high complexity of the diatoms genome, an efficient genetic tool has not yet been defined. The objective of this work was: In the first chapter, to point out the status on the identification, distribution of species of the genus Brachysira and current situation on applications of genetic data for the genus. In the second chapter, the effect of perfluorooctanoic acid on algal growth and on the physiological defense response in the species of diatoms was evaluated as a possible bioindicator. And in the third chapter, the distribution of species of one of the largest genus in number of species, the genus Gomphonema, was analyzed and the evolution of morphological characters was analyzed with material available in an online database for this genus. For the genus Brachysira, some inconsistencies were observed in the identification of species, the distribution of diversity was concentrated in New Caledonia as well as a sampling effort that, in addition to New Caledonia, was also concentrated in Europe and Brazil (South and Southeast), as expected status for genetic molecular studies for this genus is still in the beginning. Diatoms had its growth affected by PFOA (Perfluorooctanoic Acid) indirectly, showing no positive relationship (PFOA:growth rate), however the content of Malondialdehyde (MDA) showed a positive relationship with the concentration of PFOA, showing that the cell in the presence of PFOA activates your self defense. The analysis of the evolution of characters for the genus Gomphonema, showed that the presence of stigma and shape of the valve margin were the best characters to separate the groups and the diversity of species was concentrated in only one location in Canada, probably due to extensive studies in this area, and in India, indicating a diversity hotspots already known to other organisms, such as plants and animals. In conclusion, for studies involving morphological diversity of species for diatoms, it is necessary to adopt other tools (such as genetic data) for a more accurate identification and to avoid erroneous results, both for pure identification (taxonomy) and for studies that use species identification to obtain results, for example in bioindication. The use of diatoms as a bioindicator leads to physiological responses of this organism that are still not well understood and that still needs to be thoroughly studied, mainly due to its complex genome that gave rise to different metabolic routes.