Geoquímica e microbioma de sedimentos de manguezal da Baía de Todos os Santos impactado por metais em área de refino de petróleo

Abstract

A Baía de Todos os Santos (BTS) é pioneira na exploração do petróleo no Brasil, onde atualmente está instalada na porção nordeste a Refinaria Landulpho Alves Mataripe – RLAM, o porto de Aratu e o polo Petroquímico de Camaçari. Pela presença de manguezal no entorno da refinaria e pelos derramamentos de óleo registrados nos últimos anos, diversas pesquisadores têm demonstrado interesse em compreender os impactos desses eventos ao meio ambiente através de biomonitoramento de fauna, flora e microbiota. Por serem importantes no funcionamento dos manguezais e pela dificuldade de cultivo com técnicas tradicionais, os microrganismos têm sido cada vez mais estudados através de técnicas moleculares com auxílio da bioinformática, o que tem possibilitado a descoberta de novos táxons e elucidação de rotas metabólicas. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi descrever a diversidade taxonômica e funcional do microbioma de manguezal sob influência de metais em área de exploração de petróleo na Baía de Todos os Santos, além de determinar a qualidade dos sedimentos através de índices geoquímicos e valores guia de qualidade internacionalmente conhecidos. Para tal, 30 amostras de sedimentos superficiais foram coletas em duas áreas, sendo 15 provenientes do Rio São Paulo, conhecidamente poluído, e 15 da Praia do Caboto, área que já serviu como controle para metais em estudos anteriores. As amostras foram acondicionadas em caixas térmicas e alíquotas foram destinadas à análise granulométrica e quantificação de carbono orgânico total, fósforo disponível, enxofre e nitrogênio totais e os elementos Al, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Ti, V e Zn. Outra parcela foi submetida à extração de DNA e posterior PCR para sequênciamento da região V4 do 16S rRNA e preparação da biblioteca metagenômica através do Illumina MiSeq. Ferramentas de Bioinformática foram utilizadas para classificação taxonômica e genes foram preditos através do PICRUSt2. Os resultados mostraram que ambas as áreas estão poluídas por metais, mas a Praia do Caboto apresentou concentrações mais elevadas para a maioria destes elementos, o que pode estar relacionado ao sedimento de granulometria mais fina dessa área em relação às amostras do Rio São Paulo. Concentrações de As e Cd estiveram abaixo do limite de quantificação em todas as amostras. A análise de redundância mostrou que Cu, enxofre total e nitrogênio total foram positivamente relacionados às amostras da Praia do Caboto. Quanto aos microrganismos, as amostras da Praia do Caboto apresentaram maior riqueza e diversidade, contudo, em ambas as áreas houve predominância dos filos Proteobacteria, Firmicutes e Bacteroidetes. Os dados sugerem a influência de poluentes orgânicos oriundos do petróleo na distribuição de alguns gêneros, tais como Exiguobacterium, Bacilli e Brassicibacter, predominantes nas amostras do Rio São Paulo. Não foi encontrada diferença funcional significativa entre as áreas, entretanto, as rotas metabólicas foram associadas a diferentes organismos. Na Praia do Caboto os genes de resistência a metais e HPAs foram associados principalmente ao gênero Desulfosarcina e no Rio São Paulo ao gênero Mycobacterium, confirmando a redundância funcional comum aos microrganismos.

Todos os Santos Bay (BTS) is a pioneer in oil exploration in Brazil, where the Landulpho Alves Mataripe Refinery – RLAM, the port of Aratu and Petrochemical Complex of Camaçari are current installed in the northeastern portion. Due to the presence of mangroves in the vicinity of the refinery and the oil spills recorded in recent years, several researchers have shown interest in understanding the impacts of these events on the environment through the biomonitoring of fauna, flora and microbiota. For playing an important role in mangroves and the difficulty of cultivation with traditional techniques, the mircrorganisms have been increasingly studied through molecular techniques with the help of bioinformatics, which has the potential discovery of new taxa and elucidation of metabolic pathways. In this context, the main goal of this study was to describe the taxonomic and functional diversity of the mangrove microbiome under the influence of metals in an oil exploration area in the Todos os Santos Bay, in addition to determining the quality of sediments through geochemical indexes and internationally known references values. For this purpose, 30 samples of superficial sediments were collected in two areas, of which 15 from the São Paulo River, known to be polluted, and 15 from Caboto Beach, an area that has served as a control point for metals pollution in previous studies. The samples were stored in thermal boxes and aliquots were used to granulometric analysis and quantification of total organic carbon, available phosphorus, total sulfur, total nitrogen and the elements As, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Ti V and Zn. Another portion was subjected to DNA extraction and subsequent PCR for sequencing the V4 region of the 16S rRNA and preparation of the metagenomic library through the Illumina MiSeq. Bioinformatics tools used for taxonomic classification and the genes were predicted throught PICRUSt2. The results showed that both areas are polluted by metals, but Caboto Beach had the highest concentrations for most of these elements, which may be related to the finer granulometry sediment in this area compared to samples from the São Paulo River. As and Cd were below the limit of quantification in all samples. The redundance analysis showed that Cu, total sulfur and total nitrogen were positively related to samples from Caboto Beach. For microorganisms, samples from Caboto Beach had greater richness and diversity, however, in both areas there was a predominance of the Proteobacteria, Firmicutes, and Bacteroidetes phyla. The data suggest the influence of organic polluants from petroleum on the distribuition of some genus, such Exiguobacterium, Bacilli and Brassicibacter, prevalent in samples from the São Paulo River. No significant functional difference was found beetwen the areas, however, the metabolic routes were associated with differents organisms. In samples from Caboto Beach the metals and PAHs resistance genes were associated mainly with the genus Desulfosarcina and in the samples from São Paulo River with the genus Mycobacterium, confirming the functional redundancy tipical to microorganisms