Microbial diversity patterns in deep-sea sediments influencied by asphalt seep.

Sedimentos de mar profundo são ambientes estáveis e homogêneos, apesar disso, eles apresentam uma grande variedade de habitats disponíveis, possibilitando uma alta diversidade microbiana. A distribuição espacial dos micro-organismos é influenciada por fatores locais e regionais. Os fatores locais são associados à estrutura do ambiente e os fatores regionais, a limitação na dispersão dos micro-organismos que compõem as comunidades e eventos históricos que eventualmente podem modificar o ambiente. Eventos como a liberação de hidrocarbonetos das camadas mais profundas do sedimento para superfície podem alterar os padrões de distribuição espacial das comunidades microbianas, devido o aumento na disponibilidade de carbono e consequentemente selecionando as espécies capazes de degradá-los. Esses eventos são denominados de exsudações de asfalto e foram encontradas na região de estudo. Considerando a falta de conhecimento e a importância dos micro-organismos em sedimentos de mar profundo do oceano Atlântico Sul, o objetivo desse estudo foi compreender os padrões de diversidade microbiana nessas regiões e também investigar como o óleo proveniente da exsudação de asfalto influência as comunidades de micro-organismos no seu entorno. Esse estudo foi realizado na região do Platô de São Paulo que foi dividido em duas regiões, norte e sul. A diversidade microbiana foi estudada em 14 amostras de sedimento de mar profundo, nove amostras na região norte e cinco na sul. A exsudação de asfalto foi encontrada na região norte, influenciando diretamente três das nove amostras. As comunidades foram estudadas através dos métodos de eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE), PCR quantitativa (qPCR) e sequenciamento de última geração (Ion Torrent). A distribuição espacial das comunidades foi analisada em diferentes escalas espaciais: verticalmente, variando com a profundidade do sedimento (≤ 4 cm), localmente, em cada uma das regiões amostradas (1-34 Km) e regionalmente, comparando as regiões norte e sul (> 250 Km). O perfil da comunidade obtido com a técnica de DGGE mostrou que as comunidades microbianas foram menos similares entre as regiões e apresentaram relação com a distância geográfica para arqueia e bactéria. Os valores de similaridade foi maior localmente do que regionalmente. A similaridade obtida nas camadas de profundidade analisadas foi alta e não houve relação com a distância geográfica. O número de células entre as camadas de profundidades foi diferente, com tendência de diminuição com o aumento da profundidade. As classes bacterianas mais abundantes foram Alphaproteobacteria (30%), Acidimicrobiia (18%), Gammaproteobacteria (16%), Deltaproteobacteria e Gemmatimonadetes (3%). A composição das comunidades influenciadas pela exsudação de asfalto não teve relação com a presença do óleo ou com as camadas de profundidade. A distância geográfica e a exsudação de asfalto foram importantes fatores para determinação da distribuição geográfica das comunidades microbianas em sedimento marinhos profundos do Platô de São Paulo. Apesar da ausência de relação entre o óleo proveniente da exsudação de asfalto e a composição das comunidades, a alta abundância de Alphaproteobacteria e a importância da distância dentro da região norte são indicativos do aumento da heterogeneidade causado pela exsudação de asfalto. Mais estudos procurando compreender a composição geoquímica dos sedimentos e do óleo são necessários para explicar como esses fatores influenciam a estruturação das comunidades microbianas estudadas.Deep-sea sediments are stable and homogeneous environments, however, they have a high variety of available habitats, allowing a high microbial diversity to occur. Microbial spatial distribution is determined by local and regional factors. Local factors are associated to environment structure and regional factors, to microbial dispersal limitation and historical events that may cause environmental changes. Historical events such as hydrocarbon emanation from sub-seafloor to seafloor may change the patterns of microbial spatial distribution, due to an increase of carbon, thus, selecting species capable to degrade them. These events are denominated as asphalt seep and they were found on the studied region. Considering the lack of knowledge and the importance of microorganisms on deep-sea sediments from South Atlantic ocean, this study aims to understand the patterns of microbial spatial distribution and how the oil from asphalt seep influence the microbial communities. This study was realized in São Paulo Plateau region. The plateau was divided in two regions, north and south. Microbial diversity was studied from 14 deep-sea sediment samples, nine samples from north region and five from south region. The asphalt seep was found in north region from São Paulo Plateau, directly affecting three of the nine samples. The communities were studied through denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE), quantitative PCR (qPCR) and next generation sequencing (Ion Torrent). The spatial distribution of the communities was analyzed at different spatial scales: sediment depth (≤ 4 cm), local (1-34 Km) and regional (> 250 Km). Microbial communities were less similar between regions and showing relation with geographic distance to achaea and bacteria. Similarity values within regions were higher then between them, but the geographic distance was also important to both domains, despite samples being closer. Similarity values between sediment depths were high and have no relation with geographic distance. The cell number between sediment depths was different, with tendency to decrease with depth increase. The most abundant classes were Alphaproteobacteria (30%), Acidimicrobiia (18%), Gammaproteobacteria (16%), Deltaproteobacteria e Gemmatimonadetes (3%). The communities composition influenced by asphalt seep have no relation with oil presence and sediment depths. Geographic distance and asphalt seep were important factors to determine the spatial distribution of microbial communities in deep-sea sediments from São Paulo Plateau. Despite the absence of relation between oil from asphalt seep and communities composition, the high abundance of Alphaproteobacteria and the importance of distance within north region are indicative of heterogeneity increase caused by asphalt seep. More studies aiming to understand the geochemical composition from sediments and oil are necessary to explain how these factors influence the communities structure