Diversos táxons microbianos raros responderam ao profundo Deepwater Horizon

The ISME Journal volume 10, páginas 400–415 (2016)Citar este artigo

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A explosão do poço de petróleo Deepwater Horizon (DWH) gerou uma enorme nuvem de hidrocarbonetos dispersos que alterou substancialmente a comunidade microbiana do fundo do mar do Golfo do México. Um enriquecimento significativo de populações microbianas distintas foi observado, mas pouco se sabe sobre a abundância e riqueza de ecótipos microbianos específicos envolvidos na biodegradação de gás, óleo e dispersantes na sequência de derramamentos de óleo. Aqui, documentamos uma diversidade anteriormente não reconhecida de táxons intimamente relacionados afiliando-se a Cycloclasticus, Colwellia e Oceanospirillaceae e descrevemos sua distribuição espaço-temporal nas águas profundas do Golfo, próximo ao local de descarga e a uma distância crescente dele, antes, durante e depois a quitação. Um método computacional altamente sensível (oligotipagem) aplicado a um conjunto de dados gerado a partir do pirosequenciamento de 454 tags das regiões V4-V6 do gene do RNA ribossômico bacteriano 16S, permitiu a detecção da dinâmica populacional no nível da unidade taxonômica sub-operacional (0,2% de similaridade de sequência ). A assinatura biogeoquímica das amostras do fundo do mar foi avaliada por meio de contagens totais de células, concentrações de alcanos de cadeia curta (C1–C5), nutrientes, carbono orgânico e inorgânico dissolvido (colorido), bem como taxas de oxidação do metano. A análise estatística elucidou os fatores ambientais que moldaram a dinâmica ecologicamente relevante dos oligotipos, que provavelmente representam ecótipos distintos. Os principais degradadores de hidrocarbonetos, adaptados à infiltração de hidrocarboneto natural de difusão lenta no Golfo do México, pareciam incapazes de lidar com as condições encontradas durante o derramamento de DWH ou foram superados. Em contraste, táxons diversos e raros aumentaram rapidamente em abundância, ressaltando a importância de subpopulações especializadas e potenciais ecótipos durante descargas massivas de óleo no fundo do mar e talvez outras perturbações em grande escala.

A maior descarga de hidrocarbonetos em oceano aberto da história liberou quantidades sem precedentes de gás e petróleo no oceano profundo do norte do Golfo do México (doravante denominado Golfo) após a explosão e afundamento da plataforma de perfuração offshore Deepwater Horizon (DWH) em 2010 No início do incidente DWH, antes do tubo de subida danificado ser cortado, a injeção de hidrocarbonetos na coluna d'água ocorreu como um jato pronunciado que emergiu do tubo de subida quebrado, alterando a química em águas profundas nas proximidades da boca do poço de Macondo. O jato de óleo e gás subindo para a coluna de água arrastou água do mar fria (Johansen et al., 2001; Socolofsky et al., 2011) e gerou uma prolífica pluma de águas profundas rica em hidrocarbonetos que foi detectada a sudoeste do poço por sua fluorescência assinatura (Camili et al., 2010; Diercks et al., 2010; Hazen et al., 2010) e perfil de espalhamento de luz (Diercks et al., 2010), bem como por concentrações elevadas de hidrocarbonetos específicos (Camili et al. ., 2010; Diercks et al., 2010; Valentine et al., 2010; Joye et al., 2011; Kessler et al., 2011b; Reddy et al., 2012) e do dispersante Corexit (Kujawinski et al., 2011). A pluma de águas profundas abrangeu profundidades entre 1000 e 1300 m, em uma região de pelo menos 35 km de comprimento por 2 km de largura (Camili et al., 2010).

No início da descarga de DWH, as águas do mar profundo impactadas por hidrocarbonetos abrigaram populações bacterianas significativamente enriquecidas relacionadas a Oceanospirillum, Cycloclasticus, Colwellia, Pseudoalteromonas, Rhodobacterales e metilotróficos (Mason et al., 2012; Reddy et al., 2012; Redmond e Valentine , 2012; Valentine e outros, 2012). Observações in situ e descobertas laboratoriais indicam que essas bactérias desempenharam papéis importantes na biodegradação do óleo na pluma. Mudanças de composição na abundância de hidrocarbonetos implicaram na utilização microbiana preferencial de alcanos de cadeia curta e de peso molecular superior derivados de petróleo (Valentine et al., 2010; Kessler et al., 2011b), enquanto anomalias locais de oxigênio dissolvido (Joye et al., 2011 ; Kessler et al., 2011a, 2011b) indicou extensa respiração aeróbica de alcano (Valentine et al., 2010; Crespo-Medina et al., 2014). Além disso, a sondagem de isótopos estáveis ​​e a genômica de célula única identificaram populações microbianas envolvidas na degradação de hidrocarbonetos ou enriquecimento de genes metabólicos que orquestram a degradação de hidrocarbonetos na pluma, com Colwellia provavelmente oxidando etano e propano (Redmond e Valentine, 2012), Oceanospirillum degradando ciclohexano ( Mason et al., 2012) e Cycloclasticus utilizando hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH) (Yakimov et al., 1998).