Dinâmica da produção e consumo de metano pela microbiota ativa em áreas inundáveis da Amazônia

Resumo

As áreas inundáveis na Amazônia são responsáveis pela emissão de cerca de 4% das emissões anuais globais de metano (CH4) segundo estudos publicados há mais de 10 anos pela equipe que realiza o Experimento em Larga Escala da Biosfera-Atmosfera da Amazônia (LBA). Sendo a ciclagem do CH4 mediada por micro-organismos, é surpreendente que o papel da composição da comunidade microbiana em regular os processos metabólicos envolvidos com o fluxo de CH4 em escala ecossistêmica seja ainda desconhecido. Nesse sentido, esta proposta visa entender como a composição das comunidades microbianas metanogênicas e metanotróficas e suas atividades metabólicas estão associadas com a produção e consumo de CH4, além de investigar como a temperatura e a biogeoquímica, componentes críticos para a modelagem do componente 'microbiota', influenciam os fluxos de CH4 na região da Amazônia. Análises metatranscriptômicas e biogeoquímicas de última geração serão utilizadas para investigar as relações entre as comunidades microbianas metanogênicas e metanotróficas e a produção e consumo de CH4 em áreas inundáveis naturais e agrícolas na Amazônia brasileira (estudos in situ), e em condições controladas (reatores biológicos), que sob aumento da temperatura, permitirá identificar os parâmetros-chave para delinear equações matemáticas a serem utilizadas para a modelagem do componente 'microbiota' nos fluxos de CH4 na Amazônia. Duas abordagens diferentes serão empregadas: 1) Distintas assinaturas isotópicas de diferentes vias microbianas de produção e consumo de CH4 serão utilizadas para relacionar mudanças na dinâmica espacial e temporal de CH4 em áreas inundáveis naturais e agrícolas nas planícies aluviais de grandes rios da Amazônia de água preta (rio Negro), branca/barrenta (rio Solimões) e clara (rio Tocantins), em períodos contrastantes da hidrógrafa (cheia e seca) com as comunidades microbianas metanogênicas e metanotróficas e suas atividades metabólicas reveladas por análises metatranscriptômicas; 2) Ensaios em reatores contendo sedimento de áreas inundáveis em planícies aluviais de grandes rios de águas preta, branca e clara da Amazônia serão utilizados para avaliar o efeito do aumento da temperatura sobre o potencial metanogênico e metanotrófico, bem como a atividade metabólica de comunidades microbianas autóctones sob condição controlada. Os resultados irão contribuir significativamente com a avaliação de hipóteses acerca das relações entre a microbiota e a produção e consumo de CH4 em áreas inundáveis tropicais, aqui utilizada como indicadora de feedbacks climáticos relacionados às emissões de gases causadores do efeito estufa. Para o desenvolvimento do projeto de pesquisa iremos utilizar a infraestrutura disponível no CCTS, bem como implantar métodos modernos (analíticos, computacionais, moleculares e biogeoquímicos) numa perspectiva 'top-down' e 'bottom-up' de ecossistemas apoiada por técnicas de geoprocessamento. A experiência na utilização das seguintes metodologias: sequenciamento de DNA/RNA em larga escala, quantificação de genes funcionais utilizando microarranjo de DNA (GeoChip), bioinformática aplicada a análise de dados 'ômicos' e metadados, e análise de emissões de gases do efeito estufa foi adquirida durante o doutorado sanduíche e pós-doutorado realizados pelo pesquisador responsável na Universidade de São Paulo (USP), Netherlands Institute of Ecology (NIOO-Holanda), Institute for Environmental Genomics (IEG-EUA), Computational Science Research Center (SDSU-EUA) e University of Texas (UTA-EUA). O desenvolvimento deste projeto contribuirá para garantir inovação no âmbito de linhas de pesquisa já implementadas no CCTS-UFSCar e iniciar um novo grupo/linha de pesquisa em Genômica Ambiental e Ecologia Microbiana, e colocar tais grupos de pesquisa do CCTS na vanguarda dos estudos das implicações ecológicas dos micro-organismos nos ciclos biogeoquímicos... (AU)