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The function of the gut microbiome of macrobenthic species under different sediment contamination
Publication . Neves, Joana Filipa Marujo; Arteaga, Jorge; Martins, Marta; Adão, Maria Helena
Os ecossistemas estuarinos são ambientes dinâmicos e produtivos, mas particularmente vulneráveis a pressões de origem antropogénica, incluindo a contaminação inorgânica associada ao sedimento. Estes contaminantes, em especial os metais traço, podem perturbar a biogeoquímica sedimentar e afetar os organismos bentónicos. Neste contexto, o microbioma intestinal de invertebrados que habitam o sedimento tem-se revelado uma ferramenta promissora para a avaliação ambiental, devido à sua sensibilidade às condições locais e ao seu papel na fisiologia, imunidade e função ecológica do hospedeiro.
Esta tese de doutoramento centrou-se na avaliação do impacto da contaminação inorgânica sedimentar na estrutura e função predita do microbioma intestinal do berbigão Cerastoderma edule (Linnaeus, 1758), uma espécie bivalve estuarina de ampla distribuição e relevante do ponto de vista ecológico. Foi adotada uma abordagem integrativa que combinou: (i) a caracterização in situ das comunidades macrobentónicas e da geoquímica sedimentar ao longo de um gradiente de contaminação no estuário do Sado; (ii) a análise in situ dos microbiomas intestinais bacteriano e fúngico através de metabarcoding dos marcadores 16S rRNA e ITS; e (iii) um bioensaio controlado in vivo para avaliar as respostas do microbioma à exposição a sedimentos enriquecidos com mercúrio. A caracterização ambiental revelou variações tanto nas características sedimentares como no estado ecológico entre os locais estudados, sendo que as áreas próximas de fontes antropogénicas apresentaram maior enriquecimento em metais traço, particularmente mercúrio, e menor qualidade ecológica com base em índices macrobentónicos. Por outro lado, locais mais distantes ou menos expostos evidenciaram níveis de contaminação mais baixos e comunidades bentónicas mais saudáveis. Estes gradientes ambientais refletiram-se também na estrutura e função do microbioma intestinal de C. edule, com comunidades bacterianas mais diversas e funcionalmente distintas nas áreas impactadas, e respostas fúngicas específicas por local. A inferência funcional destacou alterações em vias metabólicas relacionadas com o enxofre e o azoto, mecanismos de stress e resiliência microbiana. O bioensaio confirmou que a exposição de curto prazo a sedimentos enriquecidos com mercúrio induz perturbações na estrutura bacteriana significativa e reestruturação funcional, enquanto as comunidades fúngicas permaneceram estáveis do ponto de vista taxonómico, mas com alterações funcionais.
Os resultados obtidos apoiam o conceito do microbioma intestinal como um bioindicador integrador da qualidade ambiental, capaz de detetar perturbações ecológicas precoces. Este trabalho contribuiu para aprofundar a compreensão das interações entre hospedeiro, microbioma e ambiente, preencher as lacunas no conhecimento na área da ecotoxicologia sensível ao microbioma e reforçar os esforços para uma avaliação mais ampla da saúde ambiental.
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Fundação para a Ciência e a Tecnologia
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UI/BD/150954/2021